Kalkulačka elektrolyzy: Vypočítajte hmotnosť depozície pomocou Faradayovho zákona

Úvod do výpočtov elektrolyzy

Elektrolyza je základný elektrochemický proces, ktorý využíva elektrický prúd na riadenie nespontánnych chemických reakcií. Táto Kalkulačka elektrolyzy aplikuje Faradayov zákon na presné určenie hmotnosti látky vyprodukovanej alebo spotrebovanej na elektróde počas elektrolyzy. Či už ste študent, ktorý sa učí elektrochemii, výskumník vykonávajúci experimenty, alebo priemyselný inžinier optimalizujúci procesy elektrolyzovania, táto kalkulačka poskytuje jednoduchý spôsob, ako predpovedať množstvo materiálu, ktoré sa počas elektrolyzy ukladá alebo rozpúšťa.

Faradayov zákon elektrolyzy ustanovuje kvantitatívny vzťah medzi množstvom elektrického náboja prechádzajúceho elektrolytom a množstvom látky transformovanej na elektróde. Tento princíp tvorí základ mnohých priemyselných aplikácií, vrátane elektrolyzovania, elektrorefinácie, elektrovýroby a výroby vysokočistých chemikálií.

Naša kalkulačka vám umožňuje zadať prúd (v ampéroch), časovú dobu (v sekundách) a vybrať z bežných elektródových materiálov, aby ste okamžite vypočítali hmotnosť látky vyprodukovanej alebo spotrebovanej počas elektrolytického procesu. Intuitívne rozhranie robí zložitý elektrochemický výpočet prístupným pre používateľov na všetkých úrovniach odbornosti.

Faradayov zákon elektrolyzy: Vysvetlenie vzorca

Faradayov zákon elektrolyzy hovorí, že hmotnosť látky vyprodukovanej na elektróde počas elektrolyzy je priamo úmerná množstvu elektriny prenášanej na tejto elektróde. Matematický vzorec je:

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

Kde:

• $m$ = hmotnosť látky vyprodukovanej/spotrebovanej (v gramoch)
• $Q$ = celkový elektrický náboj prechádzajúci látkou (v coulomboch)
• $M$ = molárna hmotnosť látky (v g/mol)
• $z$ = valentná číslo (elektróny prenášané na ión)
• $F$ = Faradayova konštanta (96,485 C/mol)

Pretože elektrický náboj $Q$ môže byť vypočítaný ako prúd vynásobený časom ($Q = I \times t$), vzorec môže byť prepísaný ako:

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

Kde:

• $I$ = prúd (v ampéroch)
• $t$ = čas (v sekundách)

Podrobne vysvetlené premenné

1. Prúd (I): Tok elektrického náboja, meraný v ampéroch (A). V elektrolyze prúd predstavuje rýchlosť, pri ktorej elektróny prechádzajú obvodom.

2. Čas (t): Doba elektrolytického procesu, zvyčajne meraná v sekundách. Pre priemyselné aplikácie to môže byť hodiny alebo dni, ale výpočet sa prevádza na sekundy.

3. Molárna hmotnosť (M): Hmotnosť jedného molu látky, meraná v gramoch na mol (g/mol). Každý prvok má špecifickú molárnu hmotnosť založenú na jeho atómovej hmotnosti.

4. Valentné číslo (z): Počet elektrónov prenášaných na ión počas elektrolytickej reakcie. To závisí od konkrétnej elektrochemickej reakcie, ktorá prebieha na elektróde.

5. Faradayova konštanta (F): Pomenovaná po Michaelovi Faradayovi, táto konštanta predstavuje elektrický náboj prenášaný jedným molom elektrónov. Jej hodnota je približne 96,485 coulombov na mol (C/mol).

Príklad výpočtu

Vypočítajme hmotnosť medi, ktorá sa uloží, keď prúd 2 ampéry prechádza 1 hodinu roztokom síranu medi:

• Prúd (I) = 2 A
• Čas (t) = 1 hodina = 3,600 sekúnd
• Molárna hmotnosť medi (M) = 63.55 g/mol
• Valentná číslo medi (Cu²⁺) (z) = 2
• Faradayova konštanta (F) = 96,485 C/mol

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

Preto sa na katóde počas tohto elektrolytického procesu uloží približne 2.37 gramov medi.

Podrobný návod na používanie kalkulačky elektrolyzy

Naša kalkulačka elektrolyzy je navrhnutá tak, aby bola intuitívna a používateľsky prívetivá. Postupujte podľa týchto krokov na výpočet hmotnosti látky vyprodukovanej alebo spotrebovanej počas elektrolyzy:

1. Zadajte hodnotu prúdu

• Nájdite vstupné pole "Prúd (I)"
• Zadajte hodnotu prúdu v ampéroch (A)
• Uistite sa, že hodnota je kladná (záporné hodnoty vyvolajú chybové hlásenie)
• Pre presné výpočty môžete použiť desatinné hodnoty (napr. 1.5 A)

2. Určte časovú dobu

• Nájdite vstupné pole "Čas (t)"
• Zadajte časovú dobu v sekundách
• Pre pohodlie môžete previesť z iných časových jednotiek:
  • 1 minúta = 60 sekúnd
  • 1 hodina = 3,600 sekúnd
  • 1 deň = 86,400 sekúnd
• Kalkulačka vyžaduje čas v sekundách pre presné výpočty

3. Vyberte elektródový materiál

• Kliknite na rozbaľovacie menu označené "Materiál elektródy"
• Vyberte materiál relevantný pre váš elektrolytický proces
• Kalkulačka obsahuje bežné materiály, ako sú:
  • Meď (Cu)
  • Striebro (Ag)
  • Zlato (Au)
  • Zinok (Zn)
  • Nikel (Ni)
  • Železo (Fe)
  • Hliník (Al)
• Každý materiál má predkonfigurované hodnoty pre molárnu hmotnosť a valentnú hodnotu

4. Zobrazenie výsledkov

• Kalkulačka automaticky aktualizuje výsledok, keď meníte vstupy
• Môžete tiež kliknúť na tlačidlo "Vypočítať", aby ste obnovili výpočet
• Výsledok zobrazuje:
  • Hmotnosť látky vyprodukovanej/spotrebovanej v gramoch
  • Použitý vzorec na výpočet
  • Vizuálnu reprezentáciu elektrolytického procesu

5. Skopírujte alebo zdieľajte svoje výsledky

• Použite tlačidlo "Kopírovať", aby ste skopírovali výsledok do schránky
• Táto funkcia je užitočná na zahrnutie výpočtu do správ alebo zdieľanie s kolegami

6. Preskúmajte vizualizáciu

• Kalkulačka obsahuje vizuálnu reprezentáciu elektrolytického procesu
• Vizualizácia zobrazuje:
  • Anódu a katódu
  • Elektrolytický roztok
  • Smer toku prúdu
  • Vizuálnu indikáciu hmotnosti uloženého materiálu

Prípadové štúdie pre výpočty elektrolyzy

Výpočty elektrolyzy majú množstvo praktických aplikácií v rôznych oblastiach:

1. Priemysel elektrolyzovania

Elektrolyzovanie zahŕňa ukladanie tenkej vrstvy kovu na iný materiál pomocou elektrolyzy. Presné výpočty sú nevyhnutné pre:

• Určovanie hrúbky uloženého povlaku
• Odhadovanie doby výroby pre požadovanú hrúbku povlaku
• Vypočítavanie nákladov na materiál a efektívnosť
• Kontrolu kvality a konzistenciu v operáciách elektrolyzovania

Príklad: Výrobca šperkov potrebuje uložiť 10 mikrónov zlata na strieborné prstene. Pomocou kalkulačky elektrolyzy môžu určiť presný prúd a čas potrebný na dosiahnutie tejto hrúbky, optimalizovať svoj výrobný proces a znížiť plytvanie zlatom.

2. Refinácia a výroba kovov

Elektrolyza je kľúčová pri extrakcii a čistení kovov:

• Výroba hliníka prostredníctvom Hall-Héroultovho procesu
• Refinácia medi na dosiahnutie 99,99% čistoty
• Extrakcia zinku z rudy zinočnatého sulfidu
• Výroba sodíka a chlóru z taveniny chloridu sodného

Príklad: Refinéria medi používa elektrolyzu na čistenie medi z 98% na 99,99% čistotu. Vypočítaním presného prúdu potrebného na tonu medi môžu optimalizovať spotrebu energie a maximalizovať výrobne efektivitu.

3. Vzdelávacie a laboratórne aplikácie

Výpočty elektrolyzy sú základné v chemickom vzdelávaní a výskume:

• Študentské experimenty na overenie Faradayových zákonov
• Laboratórna príprava čistých prvkov a zlúčenín
• Výskum elektrochemických procesov
• Vývoj nových elektrochemických technológií

Príklad: Študenti chémie vykonávajú experiment na overenie Faradayovho zákona elektrolyzovaním medi. Pomocou kalkulačky môžu predpovedať očakávanú hmotnosť depozície a porovnať ju s experimentálnymi výsledkami na výpočet efektívnosti a identifikáciu zdrojov chýb.

4. Ochrana proti korózii

Pochopenie elektrolyzy pomáha pri navrhovaní systémov ochrany proti korózii:

• Katódová ochrana pre podzemné potrubia
• Obetavé anódy pre námorné konštrukcie
• Systémy s impozovaným prúdom pre veľké konštrukcie
• Kvantifikácia rýchlostí korózie a požiadaviek na ochranu

Príklad: Spoločnosť zaoberajúca sa námorným inžinierstvom navrhuje katódovú ochranu pre offshore platformy. Kalkulačka im pomáha určiť hmotnosť obetavých anód potrebných a ich očakávanú životnosť na základe vypočítanej rýchlosti spotreby.

5. Úprava vody a výroba vodíka

Elektrolyza sa používa pri úprave vody a generovaní vodíka:

• Elektrolytická dezinfekcia vody
• Generovanie vodíka a kyslíka prostredníctvom elektrolyzy vody
• Odstránenie ťažkých kovov z odpadových vôd
• Elektrokoagulácia na čistenie vody

Príklad: Spoločnosť zameraná na obnoviteľné zdroje energie vyrába vodík prostredníctvom elektrolyzy vody. Kalkulačka im pomáha určiť rýchlosť výroby a efektívnosť ich elektrolyzérov, optimalizujúc ich prevádzku pre maximálny výstup vodíka.

Alternatívy k výpočtom Faradayovho zákona

Zatiaľ čo Faradayov zákon poskytuje priamu metódu na výpočet výsledkov elektrolyzy, existujú alternatívne prístupy a úvahy:

1. Butler-Volmerova rovnica

Pre systémy, kde sú dôležité reakčné kinetiky, poskytuje Butler-Volmerova rovnica podrobnejší model elektrochemických reakcií, ktorý zohľadňuje:

• Potenciál elektródy
• Hustotu výmenného prúdu
• Prenosové koeficienty
• Koncentračné efekty

Tento prístup je zložitejší, ale ponúka väčšiu presnosť pre systémy so značným aktivačným prepotenciálom.

2. Empirické metódy

V priemyselných prostrediach môžu byť použité empirické metódy založené na experimentálnych údajoch:

• Faktory účinnosti prúdu
• Množstvo depozície špecifické pre materiál
• Opravy špecifické pre proces
• Štatistické modely založené na historických údajoch

Tieto metódy môžu zohľadniť reálne neefektívnosti, ktoré nie sú zachytené teoretickými výpočtami.

3. Výpočtové modelovanie

Pokročilé výpočtové metódy poskytujú komplexnú analýzu:

• Analýza konečných prvkov rozdelenia prúdu
• Výpočtová dynamika tekutín pre tok elektrolytu
• Modelovanie viacerých fyzikálnych procesov elektrochemických systémov
• Prístupy strojového učenia pre zložité systémy

Tieto metódy sú obzvlášť cenné pre zložité geometrie a neuniformné rozdelenia prúdu.

História elektrolyzy a príspevky Faradayho

Rozvoj elektrolyzy ako vedeckého konceptu a priemyselného procesu sa tiahne niekoľkými storočiami, pričom práca Michaela Faradayho predstavuje kľúčový moment v chápaní kvantitatívnych aspektov elektrochemických reakcií.

Ranné objavy (1800-1820)

Základy elektrolyzy boli položené v roku 1800, keď Alessandro Volta vynaliezol voltaický stoh, prvú elektrickú batériu. Tento vynález poskytol kontinuálny zdroj elektriny, čo umožnilo nové experimenty:

• V roku 1800 William Nicholson a Anthony Carlisle objavili elektrolyzu rozložením vody na vodík a kyslík pomocou Voltaovej batérie
• Humphry Davy začal rozsiahle vyšetrovania elektrolyzy, čo viedlo k izolácii niekoľkých prvkov
• Medzi rokmi 1807 a 1808 Davy použil elektrolyzu na objavenie draslíka, sodíka, baryta, vápnika, horčíka a stroncia

Tieto skoré experimenty preukázali moc elektriny na riadenie chemických reakcií, ale chýbalo im kvantitatívne porozumenie.

Faradayov prielom (1832-1834)

Michael Faraday, ktorý bol Davyho asistentom, vykonal systematické vyšetrovania elektrolyzy v 30. rokoch 19. storočia. Jeho dôkladné experimenty viedli k dvom základným zákonom:

1. Faradayov prvý zákon elektrolyzy (1832): Hmotnosť látky zmenenej na elektróde počas elektrolyzy je priamo úmerná množstvu elektriny prenášanej na tejto elektróde.

2. Faradayov druhý zákon elektrolyzy (1834): Pre dané množstvo elektriny je hmotnosť elementárneho materiálu zmeneného na elektróde priamo úmerná ekvivalentnej hmotnosti látky.

Faraday tiež predstavil kľúčovú terminológiu, ktorá sa používa dodnes:

• "Elektrolyza" (z gréckeho: elektro = elektrina a lysis = rozloženie)
• "Elektróda" (cesta, ktorou elektrina vstupuje alebo opúšťa)
• "Anóda" (kladná elektróda)
• "Katóda" (záporná elektróda)
• "Ióny" (nabité častice, ktoré prenášajú prúd v roztoku)

Priemyselné aplikácie (1850-1900)

Po Faradayovej práci sa elektrolyza rýchlo rozvinula na priemyselné aplikácie:

• 1886: Charles Martin Hall a Paul Héroult nezávisle vyvinuli Hall-Héroultov proces na výrobu hliníka
• 1890s: Elektrolyzovanie sa stalo široko používaným v priemysle
• 1892: Bol vyvinutý chloralkalický proces na výrobu chlóru a hydroxidu sodného

Moderné vývoj (1900-súčasnosť)

20. storočie prinieslo vylepšenia v chápaní a aplikáciách:

• Rozvoj Nernstovej rovnice vzťahujúcej potenciál článku na koncentráciu
• Vylepšenia v materiáloch a dizajnoch elektród
• Aplikácia elektrolyzy vo výrobe polovodičov
• Pokročilé elektrochemické senzory a analytické techniky
• Elektrolyza vody na výrobu vodíka ako čistiaceho energetického nosiča

Dnes je elektrolyza základným kameňom elektrochémie, s aplikáciami od priemyselnej výroby kovov po syntézu materiálov na nanoscale a technológie skladovania energie.

Kódové príklady pre výpočty elektrolyzy

Tu sú implementácie Faradayovho zákona v rôznych programovacích jazykoch:

1' Excel vzorec pre výpočet elektrolyzy
2' Vstupy v bunkách: A1=Prúd(A), B1=Čas(s), C1=Molárna hmotnosť(g/mol), D1=Valentnosť, E1=Faradayova konštanta
3=A1*B1*C1/(D1*E1)
4
5' Excel VBA funkcia
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    Vypočítajte hmotnosť látky vyprodukovanej/spotrebovanej počas elektrolyzy.
4    
5    Parametre:
6    current (float): Prúd v ampéroch (A)
7    time (float): Čas v sekundách (s)
8    molar_mass (float): Molárna hmotnosť v g/mol
9    valency (int): Valentné číslo (elektróny na ión)
10    
11    Návratová hodnota:
12    float: Hmotnosť v gramoch (g)
13    """
14    FARADAY_CONSTANT = 96485  # C/mol
15    
16    # Aplikujte Faradayov zákon: m = (I * t * M) / (z * F)
17    mass = (current * time * molar_mass) / (valency * FARADAY_CONSTANT)
18    
19    return mass
20
21# Príklad použitia
22if __name__ == "__main__":
23    # Vypočítajte depozície medi s 2A počas 1 hodiny
24    copper_mass = calculate_electrolysis_mass(
25        current=2.0,        # 2 ampéry
26        time=3600,          # 1 hodina v sekundách
27        molar_mass=63.55,   # Molárna hmotnosť medi v g/mol
28        valency=2           # Valentnosť Cu²⁺
29    )
30    
31    print(f"Hmotnosť depozovanej medi: {copper_mass:.4f} gramov")
32

1/**
2 * Vypočítajte hmotnosť látky vyprodukovanej/spotrebovanej počas elektrolyzy
3 * @param {number} current - Prúd v ampéroch (A)
4 * @param {number} time - Čas v sekundách (s)
5 * @param {number} molarMass - Molárna hmotnosť v g/mol
6 * @param {number} valency - Valentné číslo (elektróny na ión)
7 * @returns {number} Hmotnosť v gramoch (g)
8 */
9function calculateElectrolysisMass(current, time, molarMass, valency) {
10    const FARADAY_CONSTANT = 96485; // C/mol
11    
12    // Aplikujte Faradayov zákon: m = (I * t * M) / (z * F)
13    const mass = (current * time * molarMass) / (valency * FARADAY_CONSTANT);
14    
15    return mass;
16}
17
18// Príklad použitia
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// Vypočítajte depozície striebra s 1.5A počas 30 minút
26const current = 1.5; // ampéry
27const time = 30 * 60; // 30 minút v sekundách
28const material = materials.silver;
29
30const mass = calculateElectrolysisMass(
31    current,
32    time,
33    material.molarMass,
34    material.valency
35);
36
37console.log(`Hmotnosť depozovaného ${material.symbol}: ${mass.toFixed(4)} gramov`);
38

1public class ElectrolysisCalculator {
2    private static final double FARADAY_CONSTANT = 96485.0; // C/mol
3    
4    /**
5     * Vypočítajte hmotnosť látky vyprodukovanej/spotrebovanej počas elektrolyzy
6     * 
7     * @param current Prúd v ampéroch (A)
8     * @param time Čas v sekundách (s)
9     * @param molarMass Molárna hmotnosť v g/mol
10     * @param valency Valentné číslo (elektróny na ión)
11     * @return Hmotnosť v gramoch (g)
12     */
13    public static double calculateMass(double current, double time, double molarMass, int valency) {
14        // Aplikujte Faradayov zákon: m = (I * t * M) / (z * F)
15        return (current * time * molarMass) / (valency * FARADAY_CONSTANT);
16    }
17    
18    public static void main(String[] args) {
19        // Vypočítajte depozície zinku s 3A počas 45 minút
20        double current = 3.0; // ampéry
21        double time = 45 * 60; // 45 minút v sekundách
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("Hmotnosť depozovaného zinku: %.4f gramov%n", mass);
28    }
29}
30

1#include <iostream>
2#include <iomanip>
3
4/**
5 * Vypočítajte hmotnosť látky vyprodukovanej/spotrebovanej počas elektrolyzy
6 * 
7 * @param current Prúd v ampéroch (A)
8 * @param time Čas v sekundách (s)
9 * @param molarMass Molárna hmotnosť v g/mol
10 * @param valency Valentné číslo (elektróny na ión)
11 * @return Hmotnosť v gramoch (g)
12 */
13double calculateElectrolysisMass(double current, double time, double molarMass, int valency) {
14    const double FARADAY_CONSTANT = 96485.0; // C/mol
15    
16    // Aplikujte Faradayov zákon: m = (I * t * M) / (z * F)
17    return (current * time * molarMass) / (valency * FARADAY_CONSTANT);
18}
19
20int main() {
21    // Vypočítajte depozície niklu s 2.5A počas 2 hodín
22    double current = 2.5; // ampéry
23    double time = 2 * 3600; // 2 hodiny v sekundách
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 << "Hmotnosť depozovaného niklu: " << std::fixed << std::setprecision(4) << mass << " gramov" << 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    /// Vypočítajte hmotnosť látky vyprodukovanej/spotrebovanej počas elektrolyzy
9    /// </summary>
10    /// <param name="current">Prúd v ampéroch (A)</param>
11    /// <param name="time">Čas v sekundách (s)</param>
12    /// <param name="molarMass">Molárna hmotnosť v g/mol</param>
13    /// <param name="valency">Valentné číslo (elektróny na ión)</param>
14    /// <returns>Hmotnosť v gramoch (g)</returns>
15    public static double CalculateMass(double current, double time, double molarMass, int valency)
16    {
17        // Aplikujte Faradayov zákon: m = (I * t * M) / (z * F)
18        return (current * time * molarMass) / (valency * FaradayConstant);
19    }
20    
21    public static void Main()
22    {
23        // Vypočítajte depozície hliníka s 5A počas 3 hodín
24        double current = 5.0; // ampéry
25        double time = 3 * 3600; // 3 hodiny v sekundách
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($"Hmotnosť depozovaného hliníka: {mass:F4} gramov");
32    }
33}
34

Často kladené otázky (FAQ)

Čo je elektrolyza?

Elektrolyza je elektrochemický proces, ktorý využíva priamy elektrický prúd (DC) na riadenie nespontánnej chemickej reakcie. Zahrnuje prechod elektriny cez elektrolyt, čo spôsobuje chemické zmeny na elektródach. Počas elektrolyzy prebieha oxidácia na anóde (kladná elektróda) a redukcia na katóde (záporná elektróda).

Ako súvisí Faradayov zákon s elektrolyzou?

Faradayov zákon ustanovuje kvantitatívny vzťah medzi množstvom elektrického náboja prechádzajúceho elektrolytom a množstvom látky transformovanej na elektróde. Hovorí, že hmotnosť látky vyprodukovanej na elektróde je priamo úmerná množstvu elektriny prenášanej na tejto elektróde a k ekvivalentnej hmotnosti látky.

Aké faktory ovplyvňujú účinnosť elektrolyzy?

Niekoľko faktorov môže ovplyvniť účinnosť elektrolyzy:

• Hustota prúdu (prúd na jednotku plochy elektródy)
• Teplota elektrolytu
• Koncentrácia elektrolytu
• Materiál a stav povrchu elektródy
• Prítomnosť nečistôt
• Dizajn článku a vzdialenosť medzi elektródami
• Bočné reakcie, ktoré spotrebúvajú prúd bez produkcie požadovaného produktu

Môžem túto kalkulačku použiť pre akýkoľvek elektródový materiál?

Kalkulačka poskytuje výpočty pre bežné elektródové materiály, vrátane medi, striebra, zlata, zinku, niklu, železa a hliníka. Pre iné materiály by ste museli poznať molárnu hmotnosť a valentnosť konkrétneho materiálu a zadať tieto hodnoty manuálne vo vzorci.

Ako previesť medzi rôznymi časovými jednotkami pre výpočet?

Kalkulačka vyžaduje vstup času v sekundách. Na prevod z iných jednotiek:

• Minúty na sekundy: vynásobte 60
• Hodiny na sekundy: vynásobte 3,600
• Dni na sekundy: vynásobte 86,400

Aký je rozdiel medzi anódou a katódou v elektrolyze?

Anóda je kladná elektróda, na ktorej prebieha oxidácia (elektróny sa strácajú). Katóda je záporná elektróda, na ktorej prebieha redukcia (elektróny sa získavajú). Pri depozícii kovu ióny kovu v roztoku získavajú elektróny na katóde a ukladajú sa ako pevný kov.

Aká presná sú výpočty založené na Faradayovom zákone?

Faradayov zákon poskytuje teoreticky dokonalé výpočty za predpokladu 100% účinnosti prúdu. V reálnych aplikáciách môže byť skutočný výnos nižší kvôli bočným reakciám, úniku prúdu alebo iným neefektívnostiam. Priemyselné procesy zvyčajne pracujú pri 90-98% účinnosti v závislosti od podmienok.

Môžu sa výpočty elektrolyzy použiť pre batérie a palivové články?

Áno, rovnaké princípy platia pre batérie a palivové články, ktoré sú v podstate elektrolyza v opačnom poradí. Faradayov zákon môže byť použitý na výpočet teoretickej kapacity batérie alebo množstva reagenta spotrebovaného v palivovom článku na základe odoberaného prúdu.

Čo je účinnosť prúdu v elektrolyze?

Účinnosť prúdu je percento celkového prúdu, ktoré ide na požadovanú elektrochemickú reakciu. Vypočítava sa ako pomer skutočnej hmotnosti depozovanej k teoretickej hmotnosti vypočítanej z Faradayovho zákona, vyjadrený ako percento.

Ako ovplyvňuje teplota výpočty elektrolyzy?

Teplota sa priamo neobjavuje vo Faradayovom zákone, ale môže ovplyvniť účinnosť elektrolytického procesu. Vyššie teploty zvyčajne zvyšujú rýchlosti reakcií a znižujú odpor roztoku, ale môžu tiež zvýšiť bočné reakcie. Kalkulačka predpokladá štandardné podmienky, takže skutočné výsledky sa môžu líšiť pri zmenách teploty.

Odkazy

1. Faraday, M. (1834). "Experimentálne výskumy v elektrine. Siedma séria." Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 124, 77-122.

2. Bard, A. J., & Faulkner, L. R. (2000). Elektrochemické metódy: Základy a aplikácie (2. vydanie). John Wiley & Sons.

3. Pletcher, D., & Walsh, F. C. (1993). Priemyselná elektrochemie (2. vydanie). Springer.

4. Schlesinger, M., & Paunovic, M. (2010). Moderné elektrolyzovanie (5. vydanie). John Wiley & Sons.

5. Hamann, C. H., Hamnett, A., & Vielstich, W. (2007). Elektrochemistry (2. vydanie). Wiley-VCH.

6. Bockris, J. O'M., & Reddy, A. K. N. (1998). Moderná elektrochemie (2. vydanie). Plenum Press.

7. Lide, D. R. (Ed.). (2005). CRC Príručka chémie a fyziky (86. vydanie). CRC Press.

8. Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Atkinsova fyzikálna chémia (10. vydanie). Oxford University Press.

Vyskúšajte našu kalkulačku elektrolyzy teraz, aby ste rýchlo určili hmotnosť materiálu vyprodukovaného alebo spotrebovaného vo vašom elektrolytickom procese. Jednoducho zadajte svoj prúd, čas a vyberte svoj elektródový materiál, aby ste získali okamžité, presné výsledky založené na Faradayovom zákone.