Калькулятор электролиза по законам Фарадея
Выберите металл или газ — медь, серебро, цинк, никель, водород, кислород и другие уже заданы — или введите свою молярную массу и число электронов. Затем введите ток и время, чтобы найти массу, или нужную массу, чтобы найти время или ток. Выход по току меньше 100 % учитывает побочные реакции.
Работает в браузере: всё, что вы вводите, никуда не отправляется.
Как пользоваться
- Выберите, что найти: массу, время или силу тока.
- Выберите вещество или «Другое», чтобы ввести молярную массу и число электронов z.
- Введите две известные величины: ток в амперах, время в секундах, минутах или часах или массу в граммах.
- Уменьшите выход по току, если часть тока уходит на побочные реакции.
Формула
m = I × t × η × M ÷ (z × F)
- I — сила тока (А), t — время (с), η — выход по току, M — молярная масса (г/моль), z — число электронов на частицу
- F = 96 485,33212 Кл/моль — заряд одного моля электронов
- Время: t = m × z × F ÷ (M × η × I); ток: I = m × z × F ÷ (M × η × t)
Молярные массы взяты из стандартных атомных масс таблицы Менделеева (Cu 63,546, Ag 107,87, Ni 58,693 г/моль). Объем газов — по 22,414 л/моль при 0 °C и 1 атм.
Пример расчета
Меднение током 2 А в течение часа: Q = 2 × 3600 = 7 200 Кл, то есть 7 200 ÷ 96 485,33212 = 0,074623 моль электронов. На каждый ион Cu²⁺ нужно два, поэтому меди выделится 0,037311 моль = 0,037311 × 63,546 = 2,371 г.
Никелирование 5 г никеля током 3 А: Q = 5 × 2 × 96 485,33212 ÷ 58,693 = 16 438,98 Кл, t = 16 438,98 ÷ 3 = 5480 с = 1,5221 ч (91,33 мин).
Советы
- Время — в секундах. 1 ч = 3600 с; минуты и часы калькулятор переводит сам.
- Заряд в А·ч. Емкость аккумулятора в ампер-часах — тоже заряд: 1 А·ч = 3600 Кл.
- Толщина покрытия. Разделите массу на плотность металла и площадь детали — получите оценку толщины слоя.
Частые вопросы
Что гласят законы Фарадея?
Первый закон: масса вещества, выделившегося на электроде, пропорциональна прошедшему заряду. Второй: при одинаковом заряде массы пропорциональны M ÷ z. Вместе: m = Q × M ÷ (z × F), где Q = I × t, а постоянная Фарадея F = 96 485,33212 Кл/моль.
Что такое z?
Число электронов на одну частицу: 2 для Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, 1 для серебра, 3 для алюминия, 4 для кислорода (2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻). Берите заряд иона в вашем электролите: для меди или никеля из других солей z может быть другим.
Что такое выход по току?
Доля тока, которая идет на нужную реакцию. При гальваническом покрытии часть тока тратится на выделение водорода; при выходе 90 % металл осаждает только 90 % заряда, поэтому масса на 10 % меньше, а время на 11 % больше.
Сколько водорода дает электролиз воды?
Моль H₂ требует 2 моль электронов, 192 971 Кл. Ток 1 А в течение часа (3600 Кл) дает 0,01866 моль, около 0,418 л при 0 °C и 1 атм. Кислороду нужно вдвое больше электронов на молекулу, поэтому на аноде его выделяется вдвое меньше по объему.