7.2.24 Elektrolýza směsi kovů
Vypočítejte jaká bude koncentrace cínatých iontů v okamžiku, kde se při elektrolýze roztoku obsahujícího chlorid nikelnatý a chlorid cínatý, každý v koncentraci 0,2 mol dm−3, začne vylučovat nikl. Elektrolýza probíhá za teploty 25 °C. Předpokládejte, že oba chloridy jsou úplně disociovány. Aktivitní koeficienty považujte za jednotkové.
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
Výsledek
cSnCl2zb = 3,82.10−5 mol dm−3
Řešení
Vylučování dvojmocného kovu z roztoku probíhá při elektrolýze na katodě podle rovnice
Tuhý kov Me ve styku se svými ionty Me2+ tvoří elektrodu o redukčním potenciálu
(aktivita vylučovaného kovu je jednotková). Aby se z roztoku, obsahujícího ionty Me2+ o dané aktivitě, vylučoval kov, je nutné provádět elektrolýzu s napětím rovným minimálně redukčnímu potenciálu této elektrody. Potřebné záporné napětí na katodě závisí na hodnotě standardního redukčního potenciálu E° a roste s klesající koncentrací kovu v roztoku. V tabulkách nalezneme tyto hodnoty standardních redukčních potenciálů:
Z roztoku se tedy vylučuje dříve cín jako kov ušlechtilejší. Jakmile koncentrace iontů Sn2+ poklesne na určitou zbytkovou hodnotu, jsou potenciály obou elektrod stejné a z roztoku se začne vylučovat i nikl. V tomto okamžiku platí (aktivity jsme nahradili koncentracemi)
Za stechiometrie plyne, že cNi2+ = cNiCl2 = 0,2 mol dm−3 a cSn2+zb = cSnCl2zb. Z uvedené rovnice dostaneme
V 1 dm3 roztoku zůstane pouze 3,82.10−5 mol iontů Sn2+. Dělení obou kovů je tedy prakticky kvantitativní.