Что такое калькулятор массы вещества при электролизе?
Этот инструмент применяет законы электролиза Фарадея, чтобы предсказать, сколько вещества осаждается на электроде (или выделяется в виде газа), когда через электролит проходит электрический ток. Это универсальная физика и химия — закон работает в любой стране и широко применяется в гальванике, рафинировании и электролитическом получении металлов, а также при изучении электрохимии в вузах и школах.
Разбираем формулу
Масса выделившегося вещества вычисляется так:
$$m = \frac{I \cdot t \cdot M}{n \cdot F}$$
где \(I\) — сила тока в амперах, \(t\) — время в секундах, \(M\) — молярная масса вещества в г/моль, \(n\) — число электронов, переносимых на один ион (изменение степени окисления), а \(F\) — постоянная Фарадея, равная 96 485 Кл/моль. Произведение \(I \cdot t\) — это полный электрический заряд \(Q\) в кулонах. Разделив \(Q\) на \((n \cdot F)\), мы получаем количество вещества в молях, а умножив результат на \(M\) — переводим его в граммы.
Как пользоваться калькулятором
Введите силу тока, длительность процесса в секундах, молярную массу осаждаемого элемента и число электронов в его полуреакции. Например, медь осаждается по реакции Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, поэтому \(n = 2\); серебро — по реакции Ag⁺ + e⁻ → Ag, поэтому \(n = 1\).
Пример расчёта
Осаждение меди (\(M = 63{,}55\) г/моль, \(n = 2\)) током 2 А в течение 1 часа (3600 с): \(Q = 2 \times 3600 = 7200\) Кл. Количество вещества $$\frac{7200}{2 \times 96485} = 0{,}03731 \text{ моль}.$$ Масса $$0{,}03731 \times 63{,}55 \approx 2{,}371 \text{ г меди}.$$
Частые вопросы
Что такое n? Это число электронов, которые ион принимает или отдаёт в соответствующей полуреакции — оно равно величине изменения степени окисления.
Подходит ли расчёт для газов? Да. Для водорода (2H⁺ + 2e⁻ → H₂) подставьте \(M = 2\) г/моль и \(n = 2\), чтобы получить массу H₂; при необходимости переведите её в объём с помощью уравнения состояния идеального газа.
А если время задано в минутах или часах? Сначала переведите его в секунды (минуты умножьте на 60, часы — на 3600), поскольку постоянная Фарадея работает с кулонами = ампер·секунды.
