Fanontaniana santionany sy fifanakalozan-kevitra momba ny fampiharana elektrokimia: Fandokoana metaly
Ny elektrokimia dia sampana iray amin'ny simia izay mandinika ny fifandraisana misy eo amin'ny fihetsika simika sy ny herinaratra. Ny iray amin'ireo fampiharana elektrokimia mahazatra sy mahasoa indrindra dia ny fametahana metaly, na ny fametrahana elektroda. Ny fametahana metaly dia ampiasaina amin'ny indostria isan-karazany, manomboka amin'ny haingon-trano ka hatramin'ny fiasa, toy ny fandrakofana mahatohitra harafesina na ny fanatsarana ny fitarihana herinaratra.
Ity lahatsoratra ity dia hiresaka momba ny olana maromaro mifandraika amin'ny fampiharana ny elektrosimia amin'ny fametahana metaly, miaraka amin'ny dingana hamahana azy ireo. Ny fahatakarana ny foto-kevitra fototra sy ny fampiharana azo ampiharina amin'ny fametrahana elektroda dia hanampy anao hamaha karazana olana isan-karazany amin'ity sehatra ity. Ireto misy ohatra amin'ny olana:
Ohatra amin'ny olana 1: Fametahana volafotsy amin'ny varahina
Fanontaniana:
Tianao hosorana volafotsy ny takelaka varahina amin'ny alalan'ny vahaolana nitrate volafotsy (AgNO3). Milanja 500 grama ny takelaka varahina, mampiasa herinaratra 2 amps, ary mitaky fotoana 1 ora hanaovana ny takelaka. Firy grama volafotsy no hosorana amin'ny takelaka varahina?
Dinika:
1. Fantaro ny herinaratra ampiasaina:
Azo kajy amin'ny alalan'ny raikipohy ny fiampangana herinaratra ampiasaina (Q):
\[
Q = I ampitomboina t
\]
Aiza:
– I = courant elektrika (ampere)
– t = fotoana (segondra)
Avadiho ny fotoana avy amin'ny ora ho segondra:
\[
t = 1 \text{ ora} \times 3600 \text{ segondra/ora} = 3600 \text{ segondra}
\]
Fikajiana ny fiampangana herinaratra:
\[
Q = 2 \text{ A} \text{ 3600 \text{ s} = 7200 \text{ Coulomb}
\]
2. Fikajiana ny fikorianan'ny herinaratra Faraday (nF):
Ny fihetsiky ny Ag+ amin'ny alalan'ny takelaka volafotsy ho Ag(s) dia:
\[
\text{Ag}^+ + e^- \rightarrow \text{Ag}
\]
Midika izany fa môl elektrôna 1 no ilaina mba hametrahana môl volafotsy 1.
Ny sandan'ny tsy miovaovan'i Faraday (F) dia 96485 Coulombs/mol elektrôna.
Fikajiana ny môlan'ny elektrôna ampiasaina:
\[
\text{n} = \frac{Q}{F} = \frac{7200 \text{ C}}{96485 \text{ C/mol}} = 0.0746 \text{ mol}
\]
3. Fikajiana ny lanjan'ny volafotsy voarakotra:
Amin'ny fampiasana ny lanja molar an'ny Ag (107.87 g/mol), ny lanjan'ny volafotsy dia azo kajy toy izao:
\[
Lanjan'ny Ag = 0.0746 mol x 107.87 g/mol = 8.05 g
\]
Noho izany, volafotsy 8.05 grama no hopetahana takela-barahina eo amin'ilay takelaka varahina.
Ohatra Fanontaniana 2: Fahombiazan'ny Fandokoana
Fanontaniana:
Raha 85% monja ny fahombiazan'ny fametahana takelaka volafotsy tamin'ny dingana teo aloha, firy grama volafotsy no tena voapetaka teo amin'ilay takelaka varahina?
Dinika:
1. Fikajiana ny lanjan'ny volafotsy amim-pahombiazana:
Ny lanjan'ny volafotsy voapetaka takela-bolafotsy raha tsy raisina an-tsaina ny fahombiazana dia 8.05 grama (avy amin'ny ohatra fanontaniana 1).
Amin'ny fahombiazana 85%, ny tena lanjan'ny nopetahana volafotsy dia:
\[
Lanja tena izy an'ny Ag = 8.05 g x 0.85 = 6.84 g
\]
Noho izany, volafotsy 6.84 grama no tena voapetaka takela-barahina eo amin'ilay takelaka varahina.
Ohatra 3: Fandrakofana metaly hafa
Fanontaniana:
Raha te handrakotra zavatra amin'ny metaly nikela amin'ny alalan'ny vahaolana NiSO4 ianao, hafiriana no ilaina handrakofana nikela 10 grama raha 3 Ampere ny herinaratra ampiasaina?
Dinika:
1. Famaritana ny filàna elektrôna molekiola:
Ny fihetsiky ny Ni^2+ amin'ny Ni(s) amin'ny alalan'ny takelaka nikela dia:
\[
\text{Ni}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Ni}
\]
Midika izany fa môl elektrôna 2 no ilaina mba hametrahana môl nikela 1.
2. Fikajiana ny Môlan'ny Nikela:
Raha ampiasaina ny lanjan'ny nikela (58.69 g/mol), dia ireto ny lanjan'ny nikela ilaina:
\[
\text{n (Ni)} = \frac{10 \text{ g}}{58.69 \text{ g/mol}} = 0.1704 \text{ mol Ni}
\]
3. Fikajiana ny Môlan'ny Elektrôna:
Satria ny môlan'ny nikela tsirairay dia mitaky môlan'ny elektrôna 2:
\[
n (elektronika) = 0.1704 mol Ni x 2 mol e^-/mol Ni = 0.3408 mol elektronika
\]
4. Fikajiana ny Fiakaran'ny Herinaratra:
Amin'ny fampiasana ny tsy miovaovan'i Faraday (F = 96485 C/mol), ny fiampangana herinaratra ilaina dia:
\[
Q = n (elektronika) x F = 0.3408 mol x 96485 C/mol = 32872 C
\]
5. Fikajiana ny fotoana ilaina:
Raha 3 Amperes ny courant (I), dia toy izao ny fotoana (t) ilaina:
\[
t = \frac{Q}{I} = \frac{32872 \text{ C}}{3 \text{ A}} = 10957.33 \text{ segondra}
\]
Avadiho ho ora ny segondra:
\[
t = \frac{10957.33 \text{ s}}{3600 \text{ s/ora}} = 3.04 \text{ ora}
\]
Noho izany, ny fotoana ilaina handrakofana nikela 10 grama dia eo amin'ny 3.04 ora eo ho eo.
Famaranana
Ato amin'ity lahatsoratra ity dia niresaka momba ny olana maromaro momba ny fampiharana ny elektrosimia amin'ny fametahana metaly isika. Amin'ny fahatakarana ireo dingana tafiditra amin'ny fametahana volafotsy sy nikela, dia afaka mahazo fahatakarana mazava kokoa momba ny fampiharana azo ampiharina amin'ny elektrosimia ianao. Ireo dingana toy ny famaritana ny fiampangana herinaratra ampiasaina, ny fikajiana ny môlan'ny elektrôna sy ny lanjan'ny metaly asiana takelaka, ary ny famaritana ny fotoana ilaina amin'ny fizotran'ny fametahana dia fahaiza-manao fototra ilaina amin'ity sehatra ity.
Antenaina fa hanampy anao hifehy ny foto-kevitra sy ny fampiharana ny elektrosimia amin'ny fametahana metaly ity lahatsoratra ity.
