Question

Никелирование металлической пластинки имеющей площадь поверхности 108 см в квадрате продолжалось 2 часа при силе тока 0,3 А найдите толщину слоя никеля

Answer 1

По закону электролиза (Фарадея) m=k*I*t . выразим массу через плотность и объем m=p*v. а объем=площадь умножить на толщину слоя: v=S*h. подставим и выразим толщину слоя.
p*S*h=k*I*t ,
h=k*I*t / S*p. ( p-плотность никеля=8900кг/куб. м. , k-электрохимический эквивалент никеля=3*10^(-7)кг/Кл, t-время=2ч=7200с ( в системе СИ) , S-площадь=108*10^(-4)кв. м. , I-сила тока=0,3А)
h=3*10^(-7)*0,3*7200 / 108*10^(-4)*8900=6,74*10^(-6)м.
h=6,74*10^(-6)м. (6,74мкм ( микрометра)).

Answer 2

Для расчета толщины слоя никеля, образующегося в результате электролиза (никелирования), можно использовать уравнение Фарадея, которое связывает количество вещества, осажденного на электроде, с силой тока и временем.

Уравнение Фарадея: $m = \frac{Q \times M}{z \times F},$

где:

• $m$ - масса вещества (масса слоя никеля),
• $Q$ - заряд, прошедший через электролит (в данном случае, это произведение силы тока и времени: $Q = I \times t$),
• $M$ - молярная масса никеля (58,69 г/моль),
• $z$ - число молекул электронов, передаваемых при электролизе (для никелирования $z = 2$, так как каждый атом никеля получает два электрона),
• $F$ - фарадай (заряд одного моля электронов, приблизительно $96 485 \, \text{Кл/моль}$).

Теперь подставим значения и рассчитаем массу никеля:

$m = \frac{I \times t \times M}{z \times F}$

$m = \frac{0,3 \, \text{А} \times 2 \, \text{ч} \times 3600 \, \text{с/ч} \times 58,69 \, \text{г/моль}}{2 \times 96 485 \, \text{Кл/моль}}$

Рассчитаем $m$ в граммах.

$m \approx 0,00321 \, \text{г}$

Теперь рассчитаем толщину слоя никеля, зная массу и площадь поверхности:

$\text{Толщина слоя} = \frac{m}{\text{Площадь поверхности}}$

$\text{Толщина слоя} \approx \frac{0,00321 \, \text{г}}{108 \, \text{см}^2}$

Переведем площадь в метры квадратные (1 см² = $10^{-4}$ м²):

$\text{Толщина слоя} \approx \frac{0,00321 \, \text{г}}{108 \times 10^{-4} \, \text{м}^2}$

$\text{Толщина слоя} \approx 0,0297 \, \text{г/м}^2$

Таким образом, толщина слоя никеля составляет примерно $0,0297 \, \text{г/м}^2$.