التحليل الكهربائي وقانون فاراداي
| English | العربية |
|---|---|
| Faraday's constant/ˈfærədeɪz ˈkɒnstənt/ | ثابت فاراداي |
| electrolysis/ɪlekˈtrɒləsɪs/ | التحليل الكهربائي |
عدّ الذرات بإيقاف المؤقت
- مرر تياراً عبر محلول فتترسب المعادن.
- كلما طالت وم Intensified التيار، زادت كمية المعدن المتشكّل.
- الشحنة هي مجرد إلكترونات، والإلكترونات تبني الذرات.
- لذا يمكن للساعة والأمبيرمتر عدّ الذرات.
الشحنة تساوي التيار مضروباً في الزمن
- الشحنة الكلية هي $Q = It$، أي التيار مضروباً في الزمن.
- تيار أكبر أو زمن أطول يعني شحنة أكبر.
- تلك الشحنة هي فيضان من الإلكترونات.
يمر تيار مقدار $5\ \text{A}$ لمدة $200\ \text{s}$. ما إجمالي الشحنة (بالكولوم)؟
$Q = It = 5 \times 200 = 1000\ \text{C}$.
ثابت فاراداي
- قسّم الشحنة على ثابت فاراداي $F$ للحصول على عدد مولات الإلكترونات.
- $F \approx 96{,}500\ \text{C/mol}$.
- عدد مولات الإلكترونات هو ما يُحرّك تفاعل القطب الكهربائي.
لتحويل الشحنة إلى مولات من الإلكترونات، قسّم على...
مولات الإلكترونات $= Q / F$.
من الإلكترونات إلى الناتج
- النصف تفاعل يُبيّن عدد الإلكترونات التي يحتاجها كل ذرة.
- قسّم عدد مولات الإلكترونات على هذا الرقم لتحصل على عدد مولات الناتج.
- شحنة أكبر تعني ترسيب كميات أكبر من المعدن.
تشغيل خلية تحليل كهربائي
مرر تيارًا عبر محلول إلكتروليتي وشاهد أي الأيونات تُطرد عند كل قطب.
تمرير شحنة أكبر خلال الخلية يؤدي إلى ترسب...
الشحنة الأكبر تعني إلكترونات أكثر ومنتج أكثر.
ترسيب النحاس ($\text{Cu}^{2+} + 2e^- \to \text{Cu}$) يتطلب 2 إلكترونات لكل ذرة. من أجل $2\ \text{mol}$ من الإلكترونات، كم مقدار النحاس؟
- $2\ \text{mol e}^- \div 2 = 1\ \text{mol Cu}$.
- إذن $1$ مول من النحاس يترسب.
يحتاج $\text{Cu}^{2+} + 2e^- \to \text{Cu}$ إلى 2 إلكترون لكل ذرة. كم عدد مولات النحاس الناتجة من $4\ \text{mol}$ من الإلكترونات؟
$4\ \text{mol e}^- \div 2 = 2\ \text{mol Cu}$.
رتّب خطوات حساب قانون فاراداي.
الشحنة، ثم مولات الإلكترونات، ثم مولات المنتج.
ترسيب الفضة ($\text{Ag}^+ + e^- \to \text{Ag}$) يتطلب ____ إلكترون(ات) لكل ذرة.
$\text{Ag}^+$ يكتسب إلكترونًا واحدًا فقط لكل ذرة.
حوّل الشحنة إلى مولات من الإلكترونات باستخدام ثابت فاراداي أولاً، ثم استخدم عدد إلكترونات نصف التفاعل للحصول على مولات الناتج. انتبه لعدد الإلكترونات لكل ذرة ($\text{Cu}^{2+}$ تحتاج 2، $\text{Ag}^+$ تحتاج 1). و$Q = It$ تحتاج التيار بالأمبير والزمن بالثواني.
في التحليل الكهربائي، الشحنة $Q = It$ تُقدّم الإلكترونات. قسّم على ثابت فاراداي ($\approx 96{,}500\ \text{C/mol}$) للحصول على مولات الإلكترونات، ثم قسّم على عدد الإلكترونات لكل ذرة في نصف التفاعل للحصول على مولات الناتج. الشحنة الأكبر ترسب كميات أكبر من المعدن.