Сколько времени займет электролиз, если на электроде под действием тока плотностью 100 кл/м2 образуется слой меди толщиной 0,01 мм? Плотность меди составляет 9000 кг/м3, а его электрохимический эквивалент k равен 0,3∙10–6 кг/кл.
Ответ:
t = (M * d) / (z * F * I)
где:
t — время электролиза (в секундах),
M — масса вещества, образующегося на электроде (в килограммах),
d — толщина слоя вещества на электроде (в метрах),
z — валентность ионов вещества,
F — фарадай или фарада (электрохимическая единица количества электричества),
I — сила тока (в амперах).
В нашей задаче у нас есть следующие данные:
d = 0,01 мм = 0,01 * 0,001 = 0,00001 м,
z = 2 (Медь образует двухвалентные ионы),
F = 96500 Кл/кл (значение фарадая),
I = 100 А/м2 или 100 Кл/м2 (так как 1 А = 1 Кл/с).
Теперь мы можем рассчитать массу меди, образующуюся на электроде:
M = d * S * p
где:
S = 1 м2 (площадь электрода),
p = 9000 кг/м3 (плотность меди).
M = 0,00001 м * 1 м2 * 9000 кг/м3 = 0,09 кг.
Теперь мы можем подставить все значения в формулу времени электролиза:
t = (0,09 кг * 0,00001 м) / (2 * 0.3 * 10^-6 кг/кл * 96500 Кл/кл * 100 Кл/м2)
Сначала мы можем сократить некоторые единицы измерения:
t = (0,09 * 0,00001) / (2 * 0,3 * 96500 * 100)
Затем выполним расчеты:
t = 0,009 / (2 * 0,3 * 96500 * 100) = 0,009 / (57900 * 300) = 0,009 / 17 370 000 ≈ 5,18 * 10^-10 сек
Таким образом, электролиз, при данных условиях, займет примерно 5,18 * 10^-10 секунд.