חשב את המסה של חומר המיוצר או הנצרך במהלך אלקטרוליזה על ידי הזנת זרם, זמן וחומר אלקטרודה. מבוסס על חוק פאראדיי של אלקטרוליזה לחישובים אלקטרוכימיים מדויקים.
מסה מולרית: 63.55 g/mol,ולנטיות: 2,משמש בחיווט חשמלי וציפוי
התוצאות מתעדכנות אוטומטית כשאתה משנה ערכים
חשב מסה מדויקת של הפקדת מסה באלקטרוליזה עם המחשבון המקוון החינמי שלנו באמצעות חוק פאראדיי. מושלם לציפוי אלקטרוליטי, זיקוק מתכות ויישומים אלקטרוכימיים.
אלקטרוליזה היא תהליך אלקטרוכימי בסיסי המשתמש בזרם חשמלי כדי להניע תגובות כימיות שאינן ספונטניות. מחשבון האלקטרוליזה הזה מיישם את חוק פאראדיי כדי לקבוע במדויק את מסה של חומר המיוצר או הנצרך באלקטרודה במהלך האלקטרוליזה. בין אם אתה תלמיד הלומד אלקטרוכימיה, חוקר המבצע ניסויים או מהנדס תעשייתי המייעל תהליכי ציפוי אלקטרוליטי, מחשבון זה מספק דרך פשוטה לחזות את כמות החומר המופק או המומס במהלך האלקטרוליזה.
חוק פאראדיי של האלקטרוליזה קובע את הקשר הכמותי בין כמות המטען החשמלי שעובר דרך אלקטרוליט לבין כמות החומר המומר באלקטרודה. עיקרון זה מהווה את הבסיס למספר יישומים תעשייתיים, כולל ציפוי אלקטרוליטי, זיקוק אלקטרוליטי, הפקת מתכות וייצור כימיקלים באיכות גבוהה.
המחשבון שלנו מאפשר לך להזין את הזרם (באמפרים), משך הזמן (בשניות) ולבחור מחומרי אלקטרודה נפוצים כדי לחשב מיד את מסה החומר המיוצר או הנצרך במהלך תהליך האלקטרוליזה. הממשק האינטואיטיבי הופך חישובים אלקטרוכימיים מורכבים לנגישים למשתמשים בכל רמות המומחיות.
חוק פאראדיי של האלקטרוליזה קובע כי מסה של חומר המיוצר באלקטרודה במהלך האלקטרוליזה פרופורציונלית ישירות לכמות החשמל המועברת באלקטרודה זו. הנוסחה המתמטית היא:
איפה:
מאחר ומטען חשמלי ניתן לחשב כזרם כפול בזמן (), ניתן לכתוב את הנוסחה מחדש כ:
איפה:
זרם (I): זרם המטען החשמלי, נמדד באמפרים (A). באלקטרוליזה, הזרם מייצג את הקצב שבו האלקטרונים זורמים דרך המעגל.
זמן (t): משך תהליך האלקטרוליזה, בדרך כלל נמדד בשניות. עבור יישומים תעשייתיים, זה עשוי להיות שעות או ימים, אך החישוב מתבצע בשניות.
מסה מולרית (M): המסה של מול אחד של חומר, נמדדת בגרמים למול (g/mol). לכל יסוד יש מסה מולרית ספציפית המבוססת על משקלו האטומי.
מספר ערכיות (z): מספר האלקטרונים המועברים לכל יון במהלך תגובת האלקטרוליזה. זה תלוי בתגובה האלקטרוכימית הספציפית המתרחשת באלקטרודה.
קבוע פאראדיי (F): על שמו של מייקל פאראדיי, קבוע זה מייצג את המטען החשמלי הנישא על ידי מול אחד של אלקטרונים. ערכו הוא כ-96,485 קולומבים למול (C/mol).
נחשב את מסה הנחושת המופק כאשר זרם של 2 אמפרים זורם במשך שעה אחת דרך פתרון סולפט נחושת:
לכן, כ-2.37 גרם של נחושת יופקדו בקתודה במהלך תהליך האלקטרוליזה הזה.
מחשבון האלקטרוליזה שלנו תוכנן להיות אינטואיטיבי וידידותי למשתמש. עקוב אחרי הצעדים הבאים כדי לחשב את מסה החומר המיוצר או הנצרך במהלך האלקטרוליזה:
חישובי אלקטרוליזה יש להם יישומים מעשיים רבים בתחומים שונים:
ציפוי אלקטרוליטי כולל הפקדת שכבת מתכת דקה על חומר אחר באמצעות אלקטרוליזה. חישובים מדויקים הם חיוניים ל:
דוגמה: יצרן תכשיטים צריך להפקיד שכבת זהב בעובי 10 מיקרון על טבעות כסף. באמצעות מחשבון האלקטרוליזה, הם יכולים לקבוע את הזרם והזמן המדויקים הנדרשים להשגת עובי זה, לייעל את תהליך הייצור ולהפחית בזבוז זהב.
אלקטרוליזה היא קריטית בהפקה וזיקוק מתכות:
דוגמה: זיקוק נחושת משתמש באלקטרוליזה כדי לזכך נחושת מ-98% ל-99.99% טוהר. על ידי חישוב הזרם המדויק הנדרש לכל טון נחושת, הם יכולים לייעל את צריכת האנרגיה ולמקסם את יעילות הייצור.
חישובי אלקטרוליזה הם בסיסיים בחינוך כימיה ובמחקר:
דוגמה: תלמידי כימיה מבצעים ניסוי לאימות חוק פאראדיי על ידי ציפוי נחושת. באמצעות המחשבון, הם יכולים לחזות את הפקדת המסה הצפויה ולהשוות אותה עם תוצאות ניסיוניות כדי לחשב יעילות ולזהות מקורות שגיאה.
הבנת האלקטרוליזה מסייעת בעיצוב מערכות הגנה מפני קורוזיה:
דוגמה: חברה להנדסה ימית מעצבת הגנה קתודית עבור פלטפורמות ימיות. המחשבון מסייע לקבוע את מסה האנודות הקורבניות הנדרשות ואת תוחלת חייהן בהתבסס על קצב הצריכה המחושב.
אלקטרוליזה משמשת בטיפול במים ובייצור מימן:
דוגמה: חברה לאנרגיה מתחדשת מייצרת מימן באמצעות אלקטרוליזה של מים. המחשבון מסייע להם לקבוע את קצב הייצור והיעילות של האלקטרוליזרים שלהם, לייעל את פעולתם להפקת מימן מקסימלית.
בעוד שחוק פאראדיי מספק שיטה פשוטה לחישוב תוצאות אלקטרוליזה, ישנן גישות חלופיות ושיקולים:
למערכות שבהן קינטיקה של תגובות חשובות, משוואת באטלר-וולמר מספקת מודל מפורט יותר של תגובות אלקטרודה, תוך התחשבות ב:
גישה זו מורכבת יותר אך מציעה דיוק גבוה יותר עבור מערכות עם יתרון הפעלה משמעותי.
בהגדרות תעשייתיות, ניתן להשתמש בשיטות אמפיריות המבוססות על נתונים ניסיוניים:
שיטות אלו יכולות להתחשב באי-יעילות בעולם האמיתי שלא נתפסות על ידי חישובים תיאורטיים.
שיטות חישוביות מתקדמות מספקות ניתוח מקיף:
שיטות אלו בעלות ערך במיוחד עבור גיאומטריות מורכבות וחלוקות זרם לא אחידות.
פיתוח האלקטרוליזה כקונספט מדעי ותהליך תעשייתי נמשך על פני מספר מאות שנים, כאשר עבודתו של מייקל פאראדיי מייצגת רגע מכונן בהבנת ההיבטים הכמותיים של תגובות אלקטרוכימיות.
הבסיס לאלקטרוליזה הונח בשנת 1800 כאשר אלסנדרו וולטה המציא את הערימה הוולטאית, הסוללה החשמלית הראשונה. המצאה זו סיפקה מקור חשמל רציף, מה שאפשר ניסויים חדשים:
ניסויים מוקדמים אלו הראו את כוחו של החשמל להניע תגובות כימיות אך חסרו הבנה כמותית.
מייקל פאראדיי, שהיה עוזרו של דיי, ערך חקירות שיטתיות על אלקטרוליזה בשנות ה-30 של המאה ה-19. ניסויים מדוקדקים שלו הובילו לשני חוקים בסיסיים:
חוק פאראדיי הראשון של אלקטרוליזה (1832): המסה של חומר המומר באלקטרודה במהלך האלקטרוליזה פרופורציונלית ישירות לכמות החשמל המועברת באלקטרודה זו.
חוק פאראדיי השני של אלקטרוליזה (1834): עבור כמות נתונה של חשמל, המסה של חומר יסודי המומר באלקטרודה פרופורציונלית ישירות למשקל השווה של היסוד.
פאראדיי גם הציג מונחים מרכזיים שעדיין בשימוש היום:
לאחר עבודתו של פאראדיי, האלקטרוליזה התפתחה במהירות ליישומים תעשייתיים:
גלה עוד כלים שעשויים להיות שימושיים עבור זרימת העבודה שלך