מחשבון אלקטרוליזה: חישוב משקל הפקדה באמצעות חוק פאראדיי

מבוא לחישובי אלקטרוליזה

אלקטרוליזה היא תהליך אלקטרוכימי בסיסי המשתמש בזרם חשמלי כדי להניע תגובות כימיות שאינן ספונטניות. ה- מחשבון אלקטרוליזה הזה מיישם את חוק פאראדיי כדי לקבוע במדויק את המשקל של חומר המיוצר או הנצרך באלקטרודה במהלך האלקטרוליזה. בין אם אתה סטודנט הלומד כימיה אלקטרוכימית, חוקר המבצע ניסויים, או מהנדס תעשייתי המייעל תהליכי אלקטרופליטה, מחשבון זה מספק דרך פשוטה לחזות את כמות החומר המופקד או נמס במהלך האלקטרוליזה.

חוק פאראדיי של האלקטרוליזה קובע את הקשר הכמותי בין כמות המטען החשמלי שעובר דרך אלקטרוליט לבין כמות החומר שעובר שינוי באלקטרודה. עיקרון זה מהווה את הבסיס ליישומים תעשייתיים רבים, כולל אלקטרופליטה, אלקטרו-זיקוק, אלקטרו-זיקוק, והפקת כימיקלים באיכות גבוהה.

המחשבון שלנו מאפשר לך להזין את הזרם (באמפרים), משך הזמן (בשניות), ולבחור מתוך חומרים אלקטרודיים נפוצים כדי לחשב מיד את המשקל של החומר המיוצר או הנצרך במהלך תהליך האלקטרוליזה. הממשק האינטואיטיבי הופך חישובים אלקטרוכימיים מורכבים לנגישים למשתמשים בכל רמות המומחיות.

חוק פאראדיי של האלקטרוליזה: הסבר על הנוסחה

חוק פאראדיי של האלקטרוליזה קובע כי המשקל של חומר המיוצר באלקטרודה במהלך האלקטרוליזה הוא פרופורציונלי ישירות לכמות החשמל שהועברה באלקטרודה זו. הנוסחה המתמטית היא:

$m = \frac{Q \times M}{z \times F}$

איפה:

• $m$ = משקל החומר המיוצר/נצרך (בגרמים)
• $Q$ = סך המטען החשמלי שעבר דרך החומר (בקלומבים)
• $M$ = מסה מולרית של החומר (בגרם/מול)
• $z$ = מספר ערכיות (אלקטרונים המועברים לכל יון)
• $F$ = קבוע פאראדיי (96,485 C/mol)

מאחר ומטען חשמלי $Q$ ניתן לחשב כזרם מוכפל בזמן ($Q = I \times t$), ניתן לכתוב את הנוסחה מחדש כ:

$m = \frac{I \times t \times M}{z \times F}$

איפה:

• $I$ = זרם (באמפרים)
• $t$ = זמן (בשניות)

הסבר על המשתנים בפירוט

1. זרם (I): הזרימה של מטען חשמלי, נמדדת באמפרים (A). באלקטרוליזה, הזרם מייצג את הקצב שבו אלקטרונים זורמים דרך המעגל.

2. זמן (t): משך תהליך האלקטרוליזה, בדרך כלל נמדד בשניות. עבור יישומים תעשייתיים, זה עשוי להיות שעות או ימים, אך החישוב מתורגם לשניות.

3. מסה מולרית (M): המסה של מול אחד של חומר, נמדדת בגרם למול (g/mol). לכל יסוד יש מסה מולרית ספציפית המבוססת על המשקל האטומי שלו.

4. מספר ערכיות (z): מספר האלקטרונים המועברים לכל יון במהלך התגובה האלקטרוליטית. זה תלוי בתגובה האלקטרוכימית הספציפית המתרחשת באלקטרודה.

5. קבוע פאראדיי (F): על שמו של מייקל פאראדיי, קבוע זה מייצג את המטען החשמלי שנישא על ידי מול אחד של אלקטרונים. ערכו הוא בערך 96,485 קלומבים למול (C/mol).

דוגמת חישוב

בואו נחשב את משקל הנחושת המופק כאשר זרם של 2 אמפרים זורם במשך שעה אחת דרך פתרון סולפט נחושת:

• זרם (I) = 2 A
• זמן (t) = 1 שעה = 3,600 שניות
• מסה מולרית של נחושת (M) = 63.55 g/mol
• ערכיות של יוני נחושת (Cu²⁺) (z) = 2
• קבוע פאראדיי (F) = 96,485 C/mol

$m = \frac{2 \times 3600 \times 63.55}{2 \times 96485} = \frac{457560}{192970} = 2.37 \text{ גרם}$

לכן, כ-2.37 גרם של נחושת יופקדו באלקטרודה במהלך תהליך האלקטרוליזה הזה.

מדריך שלב-אחר-שלב לשימוש במחשבון האלקטרוליזה

מחשבון האלקטרוליזה שלנו תוכנן להיות אינטואיטיבי וקל לשימוש. עקוב אחרי השלבים הבאים כדי לחשב את משקל החומר המיוצר או הנצרך במהלך האלקטרוליזה:

1. הזן את ערך הזרם

• מצא את שדה הקלט "זרם (I)"
• הזן את ערך הזרם באמפרים (A)
• ודא שהערך חיובי (ערכים שליליים יגרמו להודעת שגיאה)
• לחישובים מדויקים, תוכל להשתמש בערכים עשרוניים (למשל, 1.5 A)

2. ציין את משך הזמן

• מצא את שדה הקלט "זמן (t)"
• הזן את משך הזמן בשניות
• לנוחות, תוכל להמיר מיחידות זמן אחרות:
  • 1 דקה = 60 שניות
  • 1 שעה = 3,600 שניות
  • 1 יום = 86,400 שניות
• המחשבון דורש זמן בשניות לחישובים מדויקים

3. בחר את חומר האלקטרודה

• לחץ על התפריט הנפתח המסומן "חומר האלקטרודה"
• בחר את החומר הרלוונטי לתהליך האלקטרוליזה שלך
• המחשבון כולל חומרים נפוצים כגון:
  • נחושת (Cu)
  • כסף (Ag)
  • זהב (Au)
  • אבץ (Zn)
  • ניקל (Ni)
  • ברזל (Fe)
  • אלומיניום (Al)
• לכל חומר יש ערכים מוגדרים מראש עבור מסה מולרית וערכיות

4. צפה בתוצאות

• המחשבון מעדכן אוטומטית את התוצאה כאשר אתה משנה קלטים
• תוכל גם ללחוץ על כפתור "חשב" כדי לרענן את החישוב
• התוצאה מציגה:
  • את משקל החומר המיוצר/נצרך בגרמים
  • את הנוסחה בה השתמשו לחישוב
  • ייצוג חזותי של תהליך האלקטרוליזה

5. העתק או שתף את התוצאות שלך

• השתמש בכפתור "העתק" כדי להעתיק את התוצאה ללוח שלך
• תכונה זו שימושית לכלול את החישוב בדוחות או לשתף עם קולגות

6. חקור את הוויזואליזציה

• המחשבון כולל ייצוג חזותי של תהליך האלקטרוליזה
• הוויזואליזציה מציגה:
  • את האנודה והקטודה
  • את פתרון האלקטרוליט
  • את כיוון זרימת הזרם
  • אינדיקציה חזותית של המשקל המופקד

מקרים לשימוש בחישובי אלקטרוליזה

חישובי אלקטרוליזה יש להם יישומים מעשיים רבים בתחומים שונים:

1. תעשיית האלקטרופליטה

אלקטרופליטה כרוכה בהפקדת שכבת מתכת דקה על חומר אחר באמצעות אלקטרוליזה. חישובים מדויקים חיוניים ל:

• קביעת העובי של השכבה המופקדת
• הערכת זמן הייצור לעובי ציפוי רצוי
• חישוב עלויות חומר ויעילות
• בקרת איכות ועקביות בתהליכי ציפוי

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.

2. זיקוק והפקת מתכות

אלקטרוליזה היא קריטית בהפקה וטיהור מתכות:

• הפקת אלומיניום באמצעות תהליך הול-הרולט
• טיהור נחושת להשגת טוהר של 99.99%
• הפקת אבץ ממחצבי אבץ סולפיד
• הפקת נתרן וכלור ממלח נתרן מותך

דוגמה: מזקקת נחושת משתמשת באלקטרוליזה כדי לטהר נחושת מ-98% ל-99.99% טוהר. על ידי חישוב הזרם המדויק הנדרש לכל טון נחושת, הם יכולים לייעל את צריכת האנרגיה ולהגביר את היעילות בייצור.

3. יישומים חינוכיים ומעבדתיים

חישובי אלקטרוליזה הם בסיסיים בחינוך כימיה ובמחקר:

• ניסויים של סטודנטים כדי לאמת את חוקי פאראדיי
• הכנת יסודות וכימיקלים טהורים במעבדה
• מחקר על תהליכים אלקטרוכימיים
• פיתוח טכנולוגיות אלקטרוכימיות חדשות

דוגמה: סטודנטים לכימיה מבצעים ניסוי כדי לאמת את חוק פאראדיי על ידי אלקטרופליטה של נחושת. באמצעות המחשבון, הם יכולים לחזות את המשקל הצפוי של ההפקדה ולשוות אותו לתוצאות הניסוי כדי לחשב את היעילות ולזהות מקורות שגיאה.

4. הגנה מפני קורוזיה

הבנת האלקטרוליזה מסייעת בעיצוב מערכות הגנה מפני קורוזיה:

• הגנה קטודית עבור צינורות תת-קרקעיים
• אנודות קורבניות עבור מבנים ימיים
• מערכות זרם מושפע עבור מבנים גדולים
• כימות קצב הקורוזיה ודרישות ההגנה

דוגמה: חברה להנדסה ימית מתכננת הגנה קטודית עבור פלטפורמות ימיות. המחשבון מסייע לקבוע את המשקל של אנודות קורבניות הנדרשות ואת תוחלת חייהן על סמך קצב הצריכה המחושב.

5. טיפול במים והפקת מימן

אלקטרוליזה משמשת בטיפול במים ובייצור מימן:

• חיטוי מים אלקטרוליטי
• ייצור מימן וחמצן באמצעות אלקטרוליזה של מים
• הסרת מתכות כבדות משפכים
• אלקטרוקואגולציה לטיהור מים

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.

חלופות לחישובי חוק פאראדיי

בעוד שחוק פאראדיי מספק שיטה פשוטה לחישוב תוצאות האלקטרוליזה, ישנן גישות חלופיות ושיקולים:

1. משוואת באטלר-וולמר

למערכות שבהן קינטיקה של תגובה חשובה, משוואת באטלר-וולמר מספקת מודל מפורט יותר של תגובות אלקטרודה, תוך התחשבות ב:

• פוטנציאל האלקטרודה
• צפיפות זרם חילופי
• מקדמים להעברה
• השפעות ריכוז

גישה זו מורכבת יותר אך מציעה דיוק גבוה יותר למערכות עם יתר מתח הפעלה משמעותי.

2. שיטות אמפיריות

בהגדרות תעשייתיות, שיטות אמפיריות המבוססות על נתונים ניסיוניים עשויות לשמש:

• גורמי יעילות זרם
• קצב הפקדה ספציפי לחומר
• גורמי תיקון ספציפיים לתהליך
• מודלים סטטיסטיים המבוססים על נתוני עבר

שיטות אלו יכולות להתחשב באי-סדרים בעולם האמיתי שאינם נתפסים על ידי חישובים תיאורטיים.

3. מודלים חישוביים

שיטות חישוביות מתקדמות מספקות ניתוח מקיף:

• ניתוח אלמנטים סופיים של הפצת זרם
• דינמיקה של נוזלים חישובית עבור זרימת אלקטרוליט
• מודלים רב-פיזיקליים של מערכות אלקטרוכימיות
• גישות למידת מכונה עבור מערכות מורכבות

שיטות אלו בעלות ערך במיוחד עבור גיאומטריות מורכבות והפצות זרם לא אחידות.

היסטוריה של אלקטרוליזה ותרומות פאראדיי

הפיתוח של האלקטרוליזה כקונספט מדעי ותהליך תעשייתי מתפרש על פני מספר מאות, כאשר עבודתו של מייקל פאראדיי מייצגת רגע מכונן בהבנה של ההיבטים הכמותיים של תגובות אלקטרוכימיות.

גילויים מוקדמים (1800-1820)

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:

• בשנת 1800, ויליאם ניקולסון ואנתוני קרלייל גילו את האלקטרוליזה על ידי פירוק מים למימן וחמצן באמצעות סוללת וולטה
• המפרי דיי התחיל חקירות נרחבות בתחום האלקטרוליזה, מה שהוביל לבידוד של מספר יסודות
• בין השנים 1807 ל-1808, דיי השתמש באלקטרוליזה כדי לגלות אשלגן, נתרן, בריום, סידן, מגנזיום וסטוניום

ניסויים מוקדמים אלו הראו את כוחו של החשמל להניע תגובות כימיות אך חסרו הבנה כמותית.

פריצת הדרך של פאראדיי (1832-1834)

מייקל פאראדיי, שהיה עוזרו של דיי, ערך חקירות שיטתיות בתחום האלקטרוליזה בשנות ה-30 של המאה ה-19. ניסויים מדוקדקים שלו הביאו לשני חוקים בסיסיים:

1. חוק פאראדיי הראשון של האלקטרוליזה (1832): המשקל של חומר המושפע באלקטרודה במהלך האלקטרוליזה הוא פרופורציונלי ישירות לכמות החשמל שהועברה באלקטרודה זו.

2. חוק פאראדיי השני של האלקטרוליזה (1834): עבור כמות נתונה של חשמל, המשקל של חומר יסודי המושפע באלקטרודה הוא פרופורציונלי ישירות למשקל השווה של החומר.

פאראדיי גם הציג מונחים מרכזיים שעדיין בשימוש היום:

• "אלקטרוליזה" (מיוונית: elektro = חשמל ו-lysis = פירוק)
• "אלקטרודה" (המסלול שבו החשמל נכנס או יוצא)
• "אנודה" (אלקטרודה חיובית)
• "קטודה" (אלקטרודה שלילית)
• "יונים" (חלקיקים טעונים הנושאים זרם בפתרון)

יישומים תעשייתיים (1850-1900)

לאחר עבודתו של פאראדיי, האלקטרוליזה התפתחה במהירות ליישומים תעשייתיים:

• 1886: שארל מרטין הול ופול הולוט פיתחו באופן עצמאי את תהליך הול-הרולט להפקת אלומיניום
• שנות ה-90 של המאה ה-19: האלקטרופליטה הפכה לשימוש נרחב בייצור
• 1892: פותח תהליך הכלור-אלקלי להפקת כלור ונתרן הידרוקסיד

פיתוחים מודרניים (1900-נוכחי)

המאה ה-20 ראתה שיפורים בהבנה וביישומים:

• פיתוח משוואת נרנסט הקושרת פוטנציאל תא לריכוז
• שיפורים בחומרים ועיצובים של אלקטרודות
• יישום האלקטרוליזה בייצור מוליכים למחצה
• חיישנים אלקטרוכימיים מתקדמים וטכניקות אנליטיות
• אלקטרוליזה של מים לייצור מימן כנשא אנרגיה נקי

היום, האלקטרוליזה נשארת עמוד התווך של הכימיה האלקטרוכימית, עם יישומים החל מהפקת מתכות בקנה מידה תעשייתי ועד סינתזה של חומרים בקנה מידה ננומטרי וטכנולוגיות לאחסון אנרגיה.

דוגמאות קוד לחישובי אלקטרוליזה

הנה יישומים של חוק פאראדיי בשפות תכנות שונות:

1' נוסחת Excel לחישוב אלקטרוליזה
2' קלטים בתאים: A1=זרם(A), B1=זמן(s), C1=מסה מולרית(g/mol), D1=ערכיות, E1=קבוע פאראדיי
3=A1*B1*C1/(D1*E1)
4
5' פונקציית VBA של Excel
6Function ElectrolysisCalculation(Current As Double, Time As Double, MolarMass As Double, Valency As Double) As Double
7    Dim FaradayConstant As Double
8    FaradayConstant = 96485
9    ElectrolysisCalculation = (Current * Time * MolarMass) / (Valency * FaradayConstant)
10End Function
11

1def calculate_electrolysis_mass(current, time, molar_mass, valency):
2    """
3    Calculate the mass of substance produced/consumed during electrolysis.
4    
5    Parameters:
6    current (float): Current in amperes (A)
7    time (float): Time in seconds (s)
8    molar_mass (float): Molar mass in g/mol
9    valency (int): Valency number (electrons per ion)
10    
11    Returns:
12    float: Mass in grams (g)
13    """
14    FARADAY_CONSTANT = 96485  # C/mol
15    
16    # Apply Faraday's Law: m = (I * t * M) / (z * F)
17    mass = (current * time * molar_mass) / (valency * FARADAY_CONSTANT)
18    
19    return mass
20
21# Example usage
22if __name__ == "__main__":
23    # Calculate copper deposition with 2A for 1 hour
24    copper_mass = calculate_electrolysis_mass(
25        current=2.0,        # 2 amperes
26        time=3600,          # 1 hour in seconds
27        molar_mass=63.55,   # Copper molar mass in g/mol
28        valency=2           # Cu²⁺ valency
29    )
30    
31    print(f"Mass of copper deposited: {copper_mass:.4f} grams")
32

1/**
2 * Calculate mass of substance produced/consumed during electrolysis
3 * @param {number} current - Current in amperes (A)
4 * @param {number} time - Time in seconds (s)
5 * @param {number} molarMass - Molar mass in g/mol
6 * @param {number} valency - Valency number (electrons per ion)
7 * @returns {number} Mass in grams (g)
8 */
9function calculateElectrolysisMass(current, time, molarMass, valency) {
10    const FARADAY_CONSTANT = 96485; // C/mol
11    
12    // Apply Faraday's Law: m = (I * t * M) / (z * F)
13    const mass = (current * time * molarMass) / (valency * FARADAY_CONSTANT);
14    
15    return mass;
16}
17
18// Example usage
19const materials = {
20    copper: { molarMass: 63.55, valency: 2, symbol: "Cu" },
21    silver: { molarMass: 107.87, valency: 1, symbol: "Ag" },
22    gold: { molarMass: 196.97, valency: 3, symbol: "Au" }
23};
24
25// Calculate silver deposition with 1.5A for 30 minutes
26const current = 1.5; // amperes
27const time = 30 * 60; // 30 minutes in seconds
28const material = materials.silver;
29
30const mass = calculateElectrolysisMass(
31    current,
32    time,
33    material.molarMass,
34    material.valency
35);
36
37console.log(`Mass of ${material.symbol} deposited: ${mass.toFixed(4)} grams`);
38

1public class ElectrolysisCalculator {
2    private static final double FARADAY_CONSTANT = 96485.0; // C/mol
3    
4    /**
5     * Calculate mass of substance produced/consumed during electrolysis
6     * 
7     * @param current Current in amperes (A)
8     * @param time Time in seconds (s)
9     * @param molarMass Molar mass in g/mol
10     * @param valency Valency number (electrons per ion)
11     * @return Mass in grams (g)
12     */
13    public static double calculateMass(double current, double time, double molarMass, int valency) {
14        // Apply Faraday's Law: m = (I * t * M) / (z * F)
15        return (current * time * molarMass) / (valency * FARADAY_CONSTANT);
16    }
17    
18    public static void main(String[] args) {
19        // Calculate zinc deposition with 3A for 45 minutes
20        double current = 3.0; // amperes
21        double time = 45 * 60; // 45 minutes in seconds
22        double zincMolarMass = 65.38; // g/mol
23        int zincValency = 2; // Zn²⁺
24        
25        double mass = calculateMass(current, time, zincMolarMass, zincValency);
26        
27        System.out.printf("Mass of zinc deposited: %.4f grams%n", mass);
28    }
29}
30

1#include <iostream>
2#include <iomanip>
3
4/**
5 * Calculate mass of substance produced/consumed during electrolysis
6 * 
7 * @param current Current in amperes (A)
8 * @param time Time in seconds (s)
9 * @param molarMass Molar mass in g/mol
10 * @param valency Valency number (electrons per ion)
11 * @return Mass in grams (g)
12 */
13double calculateElectrolysisMass(double current, double time, double molarMass, int valency) {
14    const double FARADAY_CONSTANT = 96485.0; // C/mol
15    
16    // Apply Faraday's Law: m = (I * t * M) / (z * F)
17    return (current * time * molarMass) / (valency * FARADAY_CONSTANT);
18}
19
20int main() {
21    // Calculate nickel deposition with 2.5A for 2 hours
22    double current = 2.5; // amperes
23    double time = 2 * 3600; // 2 hours in seconds
24    double nickelMolarMass = 58.69; // g/mol
25    int nickelValency = 2; // Ni²⁺
26    
27    double mass = calculateElectrolysisMass(current, time, nickelMolarMass, nickelValency);
28    
29    std::cout << "Mass of nickel deposited: " << std::fixed << std::setprecision(4) << mass << " grams" << std::endl;
30    
31    return 0;
32}
33

1using System;
2
3public class ElectrolysisCalculator
4{
5    private const double FaradayConstant = 96485.0; // C/mol
6    
7    /// <summary>
8    /// Calculate mass of substance produced/consumed during electrolysis
9    /// </summary>
10    /// <param name="current">Current in amperes (A)</param>
11    /// <param name="time">Time in seconds (s)</param>
12    /// <param name="molarMass">Molar mass in g/mol</param>
13    /// <param name="valency">Valency number (electrons per ion)</param>
14    /// <returns>Mass in grams (g)</returns>
15    public static double CalculateMass(double current, double time, double molarMass, int valency)
16    {
17        // Apply Faraday's Law: m = (I * t * M) / (z * F)
18        return (current * time * molarMass) / (valency * FaradayConstant);
19    }
20    
21    public static void Main()
22    {
23        // Calculate aluminum deposition with 5A for 3 hours
24        double current = 5.0; // amperes
25        double time = 3 * 3600; // 3 hours in seconds
26        double aluminumMolarMass = 26.98; // g/mol
27        int aluminumValency = 3; // Al³⁺
28        
29        double mass = CalculateMass(current, time, aluminumMolarMass, aluminumValency);
30        
31        Console.WriteLine($"Mass of aluminum deposited: {mass:F4} grams");
32    }
33}
34

שאלות נפוצות (FAQ)

מהי אלקטרוליזה?

אלקטרוליזה היא תהליך אלקטרוכימי המשתמש בזרם חשמלי ישיר (DC) כדי להניע תגובה כימית שאינה ספונטנית. זה כולל העברת חשמל דרך אלקטרוליט, מה שמוביל לשינויים כימיים באלקטרודות. במהלך האלקטרוליזה, חמצון מתרחש באלקטרודה האנודית (האלקטרודה החיובית) והפחתה מתרחשת באלקטרודה הקטודית (האלקטרודה השלילית).

איך חוק פאראדיי קשור לאלקטרוליזה?

חוק פאראדיי קובע את הקשר הכמותי בין כמות המטען החשמלי שעבר דרך אלקטרוליט לבין כמות החומר שעבר שינוי באלקטרודה. הוא קובע כי המשקל של חומר המיוצר באלקטרודה פרופורציונלי ישירות לכמות החשמל שהועברה באלקטרודה זו ולמשקל השווה של החומר.

אילו גורמים משפיעים על היעילות של האלקטרוליזה?

מספר גורמים יכולים להשפיע על יעילות האלקטרוליזה:

• צפיפות זרם (זרם לכל יחידת שטח של אלקטרודה)
• טמפרטורת האלקטרוליט
• ריכוז האלקטרוליט
• חומר האלקטרודה ומצב פני השטח
• נוכחות של זיהומים
• עיצוב התא ורווח האלקטרודות
• תגובות צד שצורכות זרם מבלי לייצר את המוצר הרצוי

האם אני יכול להשתמש במחשבון הזה עבור כל חומר אלקטרודה?

המחשבון מספק חישובים עבור חומרים אלקטרודיים נפוצים כולל נחושת, כסף, זהב, אבץ, ניקל, ברזל ואלומיניום. עבור חומרים אחרים, תצטרך לדעת את המסה המולרית והערכיות של החומר הספציפי ולהזין ערכים אלו ידנית בנוסחה.

איך אני ממיר בין יחידות זמן שונות לחישוב?

המחשבון דורש קלט זמן בשניות. כדי להמיר מיחידות אחרות:

• דקות לשניות: הכפל ב-60
• שעות לשניות: הכפל ב-3,600
• ימים לשניות: הכפל ב-86,400

מה ההבדל בין אנודה לקטודה באלקטרוליזה?

האנודה היא האלקטרודה החיובית שבה מתרחש חמצון (אלקטרונים הולכים לאיבוד). הקטודה היא האלקטרודה השלילית שבה מתרחשת הפחתה (אלקטרונים נצברים). בהפקדת מתכת, יוני המתכת בפתרון מקבלים אלקטרונים בקטודה ומופקדים כמתכת מוצקה.

עד כמה מדויקים החישובים המבוססים על חוק פאראדיי?

חוק פאראדיי מספק חישובים תיאורטיים מושלמים בהנחה של 100% יעילות זרם. ביישומים בעולם האמיתי, התשואה בפועל עשויה להיות נמוכה יותר בשל תגובות צד, דליפת זרם או אי-סדרים אחרים. תהליכים תעשייתיים בדרך כלל פועלים ביעילות של 90-98% בהתאם לתנאים.

האם חישובי אלקטרוליזה יכולים לשמש עבור סוללות ותאי דלק?

כן, אותם עקרונות חלים גם על סוללות ותאי דלק, שהם בעצם אלקטרוליזה הפוכה. חוק פאראדיי יכול לשמש כדי לחשב את הקיבולת התיאורטית של סוללה או את כמות הריאגנט הנצרך בתא דלק בהתבסס על הזרם הנמשך.

מהי יעילות הזרם באלקטרוליזה?

יעילות הזרם היא האחוז של הזרם הכולל שמוקדש לתגובה האלקטרוכימית הרצויה. היא מחושבת כרצף של המשקל הממשי המופקד על פני המשקל התיאורטי המחושב מחוק פאראדיי, המובע כאחוז.

איך משפיעה הטמפרטורה על חישובי האלקטרוליזה?

טמפרטורה לא מופיעה ישירות בחוק פאראדיי, אך היא יכולה להשפיע על היעילות של תהליך האלקטרוליזה. טמפרטורות גבוהות בדרך כלל מגבירות את קצב התגובות ומפחיתות את התנגדות הפתרון, אך עשויות גם להגביר תגובות צד. המחשבון מניח תנאים סטנדרטיים, כך שהתוצאות בפועל עשויות להשתנות עם שינויים בטמפרטורה.

מקורות

1. פאראדיי, מ. (1834). "מחקרים ניסיוניים בחשמל. סדרה שביעית." פרסומים של החברה המלכותית בלונדון, 124, 77-122.

2. בארד, א. ג., & פוקנר, ל. ר. (2000). שיטות אלקטרוכימיות: יסודות ויישומים (מהדורה 2). ג'ון ויילי ובניו.

3. פלצ'ר, ד., & וולש, פ. ס. (1993). אלקטרוכימיה תעשייתית (מהדורה 2). ספרינגר.

4. שלסינגר, מ., & פאונוביץ', מ. (2010). אלקטרופליטה מודרנית (מהדורה 5). ג'ון ויילי ובניו.

5. המן, צ. ח., המן, א., & ויילשטיך, ו. (2007). אלקטרוכימיה (מהדורה 2). ויילי-וו.

6. בוקרס, ג. א.מ., & רדי, א. ק. נ. (1998). אלקטרוכימיה מודרנית (מהדורה 2). פלנום פרס.

7. לייד, ד. ר. (עורך). (2005). מדריך CRC לכימיה ופיזיקה (מהדורה 86). הוצאת CRC.

8. אטקינס, פ., & דה פאולה, ג. (2014). כימיה פיזיקלית של אטקינס (מהדורה 10). הוצאת אוקספורד.

נסה את מחשבון האלקטרוליזה שלנו עכשיו כדי לקבוע במהירות את משקל החומר המיוצר או הנצרך בתהליך האלקטרוליזה שלך. פשוט הזן את הזרם שלך, הזמן ובחר את חומר האלקטרודה שלך כדי לקבל תוצאות מדויקות מיידיות המבוססות על חוק פאראדיי.