Сила струму - це кількість заряду, яка протікає через провідник за одиницю часу.
1 Ампер - це протікання 1 Кулону заряду через провідник за 1 секунду.
1 моль електронів має заряд, який дорівнює 1 Фарадей або 96484.56 Кулон.
Звідси, 1 Ампер це протікання через провідник, за 1 секунду 1 моль / 96484.56 Кл = 1.0364e-5 моль зарядів.
Наприклад.
1. В розчин аргентум(I) нітрату занурили електроди і увімкнули електричний струм силою 1 Ампер. Кожну секунду, на катоді (негативно заряджений електрод, на якому відбувається відновлення катіонів) буде відновлюватися 1.0364e-5 моль катіонів аргентуму або 1.0364e-5 моль * 107.8682 г/моль = 1.1179e-3 г = 1.1179 мг металічного срібла.
Ag+ + e- = Ag0
2. В розчин купрум(ІІ) сульфату занурили електроди і увімкнули електричний струм силою 1 Ампер. Оскільки для повного відновлення одного катіону купруму потрібно 2 електрони
Cu2+ + 2e- = Cu0
кожну секунду, на катоді буде відновлюватися 1.0364e-5 моль / 2 електрони = 5.1820e-6 моль катіонів купруму або 5.1820e-6 моль * 63.5460 г/моль = 3.2930e-4 г = 0.3293 мг металічної міді.
З іншого боку, вимірявши масу металу, який виділяється на катоді в процесі електролізу, можна розрахувати силу струму.
Наприклад. В процесі електролізу розчину аурум(ІІІ) хлориду протягом 1 години, на катоді виділилося 1.25 грам металічного золота. Знайти силу струму, при якій проводили електроліз.
Розв’язання дуже просте.
1. Розраховуємо кількість золота, яке відновилося на катоді: 1.25 г / 196.9666 г/моль = 6.3463e-3 моль;
2. На катоді, кожен катіон аурум(ІІІ) потребує 3 електрони для відновлення:
Au3+ + 3e- = Au0
Отже, кількість електронів, яка необхідна для відновлення знайденої кількості ауруму буде в 3 рази більшою: 6.3463e-3 моль * 3 e- = 1.9039e-2 моль.
3. 1 година = 60 секунд * 60 хвилин = 3600 секунд. Отже, треба дізнатися, скільки моль електронів проходить через дану систему електролізу за 1 секунду: 1.9039e-2 моль / 3600 с. = 5.2885e-6 моль/с.
4. Розрахуємо заряд знайденої кількості електронів: 5.2885e-6 моль/с * 96484.56 Кл / 1 моль = 0.51 Кл/с = 0.51 Ампер.
Звісно, для розв’язання цієї задачі зручніше використовувати закони Фарадея, конкретну формулу: I = mzF / Mτ, проте, вкрай важливим, особливо для роботи інженера в процесі розв’язання виробничих питань чи створення нових товарів, є розуміння сутності тих чи інших понять.
Якщо у вас виникли питання, чи приклади використання поняття сила струму - реєструйтеся на нашому форумі хіміків, та пишіть.