Calculateur d'électrolyse

L'électrolyse provoque un changement redox en faisant circuler un courant constant dans un sel fondu ou un électrolyte aqueux, de sorte que le métal se dépose à la cathode ou qu'un gaz se dégage à l'une ou l'autre électrode. La première loi de Faraday relie la masse de ce produit à la charge qui a traversé la cellule. Avec le courant en ampères, la durée d'électrolyse en secondes, la masse molaire en grammes par mole et le nombre d'électrons n de la demi-réaction, ce calculateur renvoie la masse en grammes selon m égal I fois t fois M sur n fois F.

Première loi de Faraday pour le métal déposé et le gaz dégagé

La première loi de Faraday de l'électrolyse énonce que la masse de substance libérée à une électrode est proportionnelle à la charge électrique qui traverse la cellule. En unités SI, cet énoncé devient une formule fermée : la masse en grammes égale le courant en ampères multiplié par le temps en secondes multiplié par la masse molaire en grammes par mole, divisé par le produit du nombre d'électrons n et de la constante de Faraday F.

F est la charge d'une mole d'électrons, fixée par la redéfinition SI de 2019 comme produit de la charge élémentaire et de la constante d'Avogadro. La même identité couvre un métal déposé à la cathode et un gaz dégagé à l'une ou l'autre électrode, car tous deux sont des produits Faraday de la demi-réaction. Pour l'argent réduit à partir de Ag+, n vaut un et M est la masse molaire de l'argent.

Pour le cuivre(II) réduit en métal, n vaut deux et M est la masse molaire du cuivre. Pour l'hydrogène dégagé d'un acide aqueux, n vaut deux et M est la masse molaire de H2. Pour l'oxygène de l'oxydation de l'eau, n vaut quatre et M est la masse molaire de O2.

Pour le chlore à partir de chlorure, n vaut deux et M est la masse molaire de Cl2. Choisissez n d'après la demi-réaction équilibrée, non d'après la charge d'un ion spectateur sans rapport. Un courant nul ou un temps nul est autorisé et renvoie zéro gramme, le résultat honnête d'une cellule au repos.

Contrat d'entrée, erreurs et résultat en grammes

Si current est négatif, le gestionnaire rejette la requête avec un message indiquant que le courant ne doit pas être négatif. Si time est négatif, le gestionnaire rejette avec un message indiquant que le temps ne doit pas être négatif. Ces échecs ne sont pas facturés.

La masse molaire doit être positive pour que l'échelle en grammes reste significative. Zéro électron échoue car le dénominateur n F est indéfini et le moteur ne renvoie jamais Infinity ni NaN. Associez le chiffre en grammes à votre propre facteur d'efficacité de courant si des réactions secondaires gaspillent de la charge ; ce point de terminaison suppose cent pour cent de rendement faradique à courant constant et n'émet ni tracés ni prose pas à pas au-delà du champ formula.

Où ce calcul d'électrolyse rend service

Les ateliers de dépôt et les laboratoires d'enseignement utilisent un calculateur d'électrolyse pour transformer un courant et une durée prévus en grammes d'argent, de cuivre, de nickel ou de zinc avant d'engager le bain. Les carnets de dissociation de l'eau et de chloralcali ont besoin de la même identité de Faraday pour la masse d'hydrogène, d'oxygène et de chlore dégagée pour un budget donné d'ampère-heure, sans tirer un système d'algèbre computationnelle complet pour quatre nombres.

Les générateurs d'examens ont besoin d'un oracle déterministe qui marque comme faute un courant négatif ou une durée négative, au lieu de renvoyer en silence une masse signée qu'un correcteur défectueux pourrait traiter comme un succès. Une validation en échec ne consomme pas le solde. Gardez les requêtes dans des plages de laboratoire ordinaires—capteurs microampère jusqu'aux bains industriels, secondes jusqu'aux campagnes de plusieurs heures—et préférez des chiffres à l'échelle de la classe pour les oracles de notation.