نسخة الفيديو النصية
ما الوقت المستغرق لاختزال مول واحد من Au3+ إلى Au الصلب باستخدام تيار شدته 4.01 أمبير؟ افترض أن الجهد الكهربي كاف لإجراء الاختزال.
في هذه المسألة، تختزل أيونات Au3+ باستخدام تيار كهربي، وهو ما يتسبب في اكتساب أيونات Au3+ ثلاثة إلكترونات لتكوين ذهب صلب. وعلينا معرفة المدة التي سيستغرقها اختزال مول واحد من أيونات Au3+.
يمكننا فعل ذلك باستخدام هذه المعادلة؛ حيث 𝑄 هي الشحنة الكلية، و𝐼 هي شدة التيار، و𝑡 هو الزمن، ويقاس بالثواني. لدينا في معطيات المسألة شدة التيار، لكن ليس لدينا الشحنة الكلية بعد. لذا، علينا معرفة مقدار الشحنة؛ أي عدد الإلكترونات اللازمة لاختزال أيونات Au3+.
إذا نظرنا مرة أخرى إلى معادلة التفاعل، فسنلاحظ أن كل مول من أيونات Au3+ يتفاعل مع ثلاثة مولات من الإلكترونات. إذن، سيستلزم الأمر ثلاثة مولات من الإلكترونات لاختزال مول واحد من أيونات Au3+، وهو المذكور في هذه المسألة. ويمكننا تحديد مقدار الشحنة الناتجة عن ثلاثة مولات من الإلكترونات باستخدام هذه الصيغة. لدينا ثلاثة مولات من الإلكترونات، وثابت فاراداي يساوي تقريبًا 96500 كولوم لكل مول من الجسيمات المشحونة. نحذف وحدتي المول معًا، وسنجد أن الشحنة الكلية تساوي 289500 كولوم.
والآن يمكننا إيجاد قيمة الزمن. علينا أولًا جعل الزمن في طرف بمفرده حتى نتمكن من إيجاد قيمته. يمكننا فعل ذلك بقسمة كلا طرفي المعادلة على 𝐼، وهو ما يعطينا هذه المعادلة. دعونا نعكس ذلك ليصبح الزمن في الطرف الأيسر. الشحنة التي حسبناها هي 289500 كولوم، وشدة التيار المعطاة في هذه المسألة تساوي 4.01 أمبير. والأمبير الواحد يكافئ كولوم واحدًا لكل ثانية. إذن، نحذف وحدتي الكولوم ليتبقى لنا 72194.514 ثانية تقريبًا، وهو مقدار كبير من الزمن. إذن، دعونا نحوله إلى ساعات.
يوجد 3600 ثانية في الساعة. إذن، يمكننا التحويل من الثواني إلى الساعات إذا قسمنا على 3600. وبذلك يتبقى لنا 20.0543 ساعة تقريبًا. وبالتقريب إلى عدد أكثر سهولة، نحصل على الإجابة النهائية. إذن، اختزال مول واحد من أيونات Au3+ إلى ذهب صلب يستغرق 20.1 ساعة باستخدام تيار شدته 4.01 أمبير.
