Як зміниться кількість міді, яка буде відкладатися на катоді під час електролізу, якщо тривалість процесу збільшити

При електролізі мідного катоду вода розкладається на кисень і водень. Кількість міді, що відкладається на катоді, залежить від кількості електричного заряду, який проходить через електроліт протягом часу. Цей заряд можна обчислити за формулою:

\(Q = i \cdot t\),

де \(Q\) - електричний заряд, \(i\) - сила струму, що проходить через електроліт, \(t\) - час.

Якщо тривалість процесу збільшити втричі (тобто ми помножимо \(t\) на 3), то зміниться і кількість міді, що буде відкладатися на катоді.

Давайте розглянемо цей процес більш детально. Для електролізу мідного катоду необхідно 2 електрона, аби змінити іон міді (\(Cu^{2+}\)) в атомарний мідний метал (\(Cu\)). Таким чином, кожні 2 фА (фаравера - одиниця сили струму) припадає на 2 електрона, що беруть участь у процесі електролізу. Застосуємо цей факт до задачі:

1. Знайдемо електронообмінний сили струму, що проходить через електроліт. За формулою \(i = \frac{{Q}}{{t}}\) визначимо:

\(i = \frac{{2F}}{t},\)

де \(F\) - кількість фараверів.

2. Врахуємо, що мідь має заряд \(+2\):

\(Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu.\)

3. Для зміни молярної кількості міді на катоді використовуємо формулу:

\(n = \frac{Q}{N}\),

де \(n\) - молярна кількість, \(Q\) - електричний заряд, \(N\) - кількість фараверів на молекулу речовини.

Врахувавши, що для 1 молекули \(Cu^{2+}\) необхідно 2 електрона, тобто \(N = 2\), ми отримаємо:

\(n = \frac{\frac{2F}{t}}{2}\).

4. Помножимо \(n\) на 3 (так як тривалість процесу збільшилася в 3 рази):

\(n_{new} = n \cdot 3 = \frac{3 \cdot 2F}{t \cdot 2} = \frac{3F}{t}.\)

Таким чином, збільшення тривалості процесу втричі призведе до збільшення кількості міді, що буде відкладатися на катоді, у 3 рази.