Př.
45 Roztok
s neznámým obsahem kyseliny pikrové (v roztoku HCl o c = 1 mol.l-1)
byl elektrolyzován za konstantního potenciálu -0,65 V. Elektrolýza probíhala
se 100% proudovým výtěžkem, přičemž kyselina pikrová se redukovala na
triaminofenol podle rovnice
Za
100 s po zahájení elektrolýzy procházel elektrolyzérem proud 222 mA,
za 600 s proud 32 mA.Kolik miligramů pikrové kyseliny (M = 229,1 g/mol)
bylo původně ve vzorku.
Řešení:
tentokrát coulometrie neprobíhá za konstantního proudu, ale za konstantního potenciálu. Proud naopak exponenciálně klesá v čase podle vztahu:
kde k představuje koeficient přenosu hmoty s rozměrem
[s-1]
Náboj, který je potřeba k uskutečnění reakce za konstantního potenciálu
je dán vztahem:
spojíme-li oba předchozí vztahy a provedeme-li integraci v mezích od t = 0 do t = ∞ dostáváme vztah:
z tohoto vztahu určíme celkový prošlý náboj během prováděné coulometrie, ale je potřeba nejprve určit neznámé veličiny jakými jsou počáteční proud I0 a koeficient přenosu hmoty k. Dvě neznámé potřebuji určit, tak je třeba sestavit dvě rovnice o dvou neznámých. Použijeme vztah pro průběh proudu v čase a dosadíme příslušné hodnoty ze zadání
v čase t = 100 s byl proud 0,222 A
v čase t = 600 s byl proud 0,032 A
jejich řešením dostaneme k = 0,003873 s-1
a I0 = 0,327 A
nyní již můžeme spočítat prošlý náboj Q
'a množství kyseliny pikrové (z = 18, protože 18 elektronů je třeba
na každou redukovanou molekulu kyseliny pikrové)