전기분해 계산기란?
이 계산기는 패러데이 전기분해 제1법칙을 이용해 전해질에 전류를 흘렸을 때 전극에 석출되는(또는 기체로 발생하는) 물질의 양을 계산합니다. 기본 물리 상수에 기반한 보편적인 물리·화학 도구이므로 어느 나라에서나 동일하게 적용됩니다.
사용 방법
전류를 암페어(A) 단위로, 시간을 초(s) 단위로, 물질의 몰질량을 그램/몰(g/mol) 단위로, 그리고 이온 하나당 이동하는 전자 수(n)를 입력하세요(예: Cu²⁺는 \(n = 2\), Ag⁺는 \(n = 1\), Al³⁺는 \(n = 3\)). 계산기는 석출된 질량(g), 흐른 총 전하량, 생성된 물질의 몰수를 알려 줍니다.
공식 설명
석출 질량은 다음 식으로 구합니다.
$$m = \frac{I \cdot t \cdot M}{n \cdot F}$$여기서 \(Q = I \cdot t\) 는 쿨롱(C) 단위의 총 전하량입니다. 이를 \(n \cdot F\)(\(F = 96485\) C/mol은 패러데이 상수)로 나누면 물질의 몰수가 나오고, 여기에 몰질량 \(M\)을 곱하면 몰수가 그램으로 환산됩니다. \(n \cdot F\)는 물질 1몰을 석출하는 데 필요한 전하량을 의미합니다.
계산 예시
2 A의 전류를 황산구리 용액에 1시간(3600초) 동안 흘린다고 가정해 봅시다. 구리의 몰질량은 \(M = 63.55\) g/mol이고 \(n = 2\)입니다. 전하량 \(Q = 2 \times 3600 = 7200\) C이고, 질량 \(= \dfrac{7200 \times 63.55}{2 \times 96485} = \dfrac{457560}{192970} \approx\) 2.371 g의 구리가 석출됩니다.
자주 묻는 질문
n은 무엇인가요? 전극 반응에서 이온 하나당 주고받는 전자의 수로, 이온 전하의 크기와 같습니다.
F는 왜 96485인가요? 패러데이 상수는 전자 1몰이 갖는 전하량(약 96485 쿨롱/몰)입니다.
초 대신 분 단위를 써도 되나요? 안 됩니다. 먼저 시간을 초로 환산하세요(분은 60을 곱하고, 시간은 3600을 곱합니다).
