패러데이 전기분해 질량 계산기

계산 입력

전류 (A)

시간 (초)

몰질량 (g/mol)

이동 전자 수 (n)

결과

석출/발생 질량

2.3711

그램

전체 전하량 (Q = I × t)	7,200 C
물질의 몰수	0.037311 mol
패러데이 상수	96,485 C/mol

패러데이 전기분해 질량 계산기란?

이 계산기는 전해질에 전류를 흘릴 때 전극에 석출되는(또는 기체로 발생하는) 물질의 양을 패러데이 전기분해 법칙으로 예측해 줍니다. 특정 국가에만 적용되는 규칙이 아니라 전 세계 어디서나 통하는 보편적인 물리·화학 원리이며, 전기도금, 금속 정련, 전해 채취(전해 제련), 그리고 전기화학 수업이나 과제에서 널리 활용됩니다.

전기분해 셀: 전류가 이온을 전극으로 이동시켜 금속이 석출되거나 기체가 발생한다.

공식 풀이

생성되는 질량은 다음과 같이 구합니다.

$$m = \frac{\text{Current (A)} \cdot \text{Time (s)} \cdot \text{Molar Mass}}{\text{Electrons (n)} \cdot 96485}$$

여기서 I는 전류(A), t는 시간(초), M은 물질의 몰질량(g/mol), n은 이온 하나당 이동하는 전자 수(산화수 변화량), F는 패러데이 상수로 96,485 C/mol입니다. \(I \cdot t\)는 전체 전하량 Q(쿨롬)에 해당합니다. Q를 \((n \cdot F)\)로 나누면 물질의 몰수가 나오고, 여기에 M을 곱하면 그램 단위 질량으로 환산됩니다.

이 공식은 석출 질량을 전류, 시간, 몰질량, 이동 전자 수와 연결한다.

사용 방법

전류, 시간(초), 석출되는 원소의 몰질량, 그리고 그 반쪽 반응에서의 전자 수를 입력하세요. 예를 들어 구리는 \(\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}\)로 석출되므로 \(n = 2\)이고, 은은 \(\text{Ag}^+ + e^- \rightarrow \text{Ag}\)로 석출되므로 \(n = 1\)입니다.

계산 예시

구리 도금(\(M = 63.55 \text{ g/mol}\), \(n = 2\))을 2 A 전류로 1시간(3600초) 진행하는 경우: $$Q = 2 \times 3600 = 7200 \text{ C}$$ $$\text{몰수} = \frac{7200}{2 \times 96485} = 0.03731 \text{ mol}$$ $$\text{질량} = 0.03731 \times 63.55 \approx 2.371 \text{ g}$$의 구리가 석출됩니다.

자주 묻는 질문

n이란 무엇인가요? 해당 반쪽 반응에서 이온 하나당 얻거나 잃는 전자의 수로, 산화수 변화의 절댓값과 같습니다.

기체에도 적용되나요? 네. 수소(\(2\text{H}^+ + 2e^- \rightarrow \text{H}_2\))의 경우 \(M = 2 \text{ g/mol}\), \(n = 2\)를 넣으면 \(\text{H}_2\)의 질량이 나옵니다. 필요하면 이상기체 법칙으로 부피로 환산하세요.

시간이 분이나 시간 단위라면요? 패러데이 상수가 쿨롬(= 암페어·초) 기준이므로 먼저 초로 변환하세요(분은 60을, 시간은 3600을 곱합니다).