什麼是電解計算機?
本計算機運用法拉第第一電解定律,計算電流通過電解液時,在電極上析出(或以氣體形式釋放)的物質有多少。它建立在基本物理常數之上,是一項通用的物理/化學工具,適用於任何情境,不受國家或地區限制。
使用方法
請輸入以安培(A)為單位的電流、以秒(s)為單位的時間、物質的莫耳質量(公克/莫耳),以及每個離子轉移的電子數(n)(例如:Cu²⁺ 的 \(n = 2\)、Ag⁺ 的 \(n = 1\)、Al³⁺ 的 \(n = 3\))。計算機會回傳析出的質量(公克)、通過的總電荷,以及生成物質的莫耳數。
公式解析
析出質量的計算公式為:
$$m = \frac{I \cdot t \cdot M}{n \cdot F}$$其中 \(Q = I \cdot t\) 為總電荷,單位為庫侖(C)。將其除以 \(n \cdot F\)(\(F = 96485\ \text{C/mol}\) 為法拉第常數)可得物質的莫耳數,再乘以莫耳質量 \(M\),即可將莫耳數換算為公克。乘積 \(n \cdot F\) 代表析出一莫耳物質所需的電荷量。
範例計算
假設有 2 A 的電流通過硫酸銅溶液,持續 1 小時(3600 秒)。銅的莫耳質量 \(M = 63.55\ \text{g/mol}\),\(n = 2\)。總電荷 \(Q = 2 \times 3600 = 7200\ \text{C}\)。質量 $$\frac{7200 \times 63.55}{2 \times 96485} = \frac{457560}{192970} \approx 2.371\ \text{公克}$$ 的銅析出。
常見問題
n 是什麼?n 是電極反應中每個離子交換的電子數,數值等於該離子電荷的絕對值。
為什麼 F = 96485?法拉第常數是一莫耳電子所帶的電荷量(約 96485 庫侖/莫耳)。
可以用分鐘代替秒嗎?不行,請先將時間換算成秒(分鐘乘以 60、小時乘以 3600)。