نسخة الفيديو النصية
ما المدة التي تستغرق لاختزال مول واحد من الأيون Ca2+ باستخدام تيار شدته 19.8 أمبير؟ افترض أن الجهد الكهربي كاف لإجراء عملية الاختزال.
في هذه المسألة، تختزل أيونات الكالسيوم اثنين موجب باستخدام التيار الكهربي، وهذا يتسبب في اكتساب أيونات الكالسيوم اثنين موجب إلكترونين؛ لتكوين الكالسيوم الصلب. وعلينا تحديد مقدار الزمن المستغرق لاختزال أيونات الكالسيوم باستخدام هذه المعادلة؛ حيث 𝑄 الشحنة الكلية، و𝐼 شدة التيار، و𝑡 الزمن، ويقاس بالثواني. إذن، سنوجد قيمة 𝑡. لدينا في هذه المسألة شدة التيار، لكن ليس لدينا الشحنة الكلية بعد. لذا علينا معرفة مقدار الشحنة؛ أي: عدد الإلكترونات اللازمة لاختزال أيونات الكالسيوم اثنين موجب.
إذا ما نظرنا مرة أخرى إلى معادلة التفاعل، فسنلاحظ أن كل مول من أيونات الكالسيوم اثنين موجب يتفاعل مع مولين من الإلكترونات. لذا نحتاج إلى مولين من الإلكترونات لاختزال مول واحد من أيونات الكالسيوم اثنين موجب، كما هو الحال في هذه المسألة. علينا تحديد الشحنة الكلية لهذين المولين من الإلكترونات، وهو ما يمكننا فعله باستخدام هذه المعادلة. لدينا مولان من الإلكترونات. وثابت فاراداي يساوي تقريبًا 96500 كولوم لكل مول من الجسيمات المشحونة. تحذف وحدتا المول معًا. إذن: الشحنة الكلية تساوي 193000 كولوم.
الآن لدينا كل ما نحتاجه لإيجاد قيمة الزمن. لكن علينا أولًا إعادة ترتيب المعادلة؛ بحيث يمكننا جعل الزمن في طرف بمفرده، وهو ما يمكننا فعله إذا ما قسمنا كلا طرفي المعادلة على شدة التيار، وهو ما يعطينا هذا. دعونا نبدل الطرفين سريعًا بحيث يكون الزمن في الطرف الأيسر. يمكننا الآن إيجاد الحل. الشحنة الكلية تساوي 193000 كولوم، وشدة التيار المعطاة في المسألة تساوي 19.8 أمبير. والأمبير الواحد يكافئ كولوم واحدًا لكل ثانية. وبذلك تحذف وحدتا الكولوم معًا، وهو ما يعطينا 9747.4747 ثانية تقريبًا. هذا عدد كبير جدًّا من الثواني، لذا دعونا نحوله إلى ساعات. يوجد 3600 ثانية في الساعة. إذن: يمكننا التحويل من الثواني إلى الساعات بالقسمة على 3600. وهذا يعطينا 2.70763 ساعة تقريبًا. بالتقريب لعدد أكثر سهولة، نحصل على 2.71.
إذن: تستغرق مدة قدرها 2.71 ساعة لاختزال مول واحد من أيونات الكالسيوم اثنين موجب باستخدام تيار شدته 19.8 أمبير.
