Simulator Sel Galvani dan Elektrolisis
Persamaan dalam simulasi ini
| E° | potensial elektrode standar | diukur terhadap hidrogen pada 1 mol/L dan 25 °C; logam dengan E° lebih rendah melepas elektron dan menjadi anode | |
|---|---|---|---|
| E°cell | potensial sel standar | tegangan saat kedua larutan 1 mol/L; positif berarti sel berjalan dengan sendirinya |
Dengan nilai saat ini:
| n | elektron yang dipindahkan | 2 untuk seng dan tembaga | |
|---|---|---|---|
| F | konstanta Faraday | 96.485 C per mol elektron | |
| Q | kuosien reaksi | [ion di anode] ÷ [ion di katode], masing-masing dipangkatkan bagiannya dari n; selama sel berjalan Q naik dan E turun, sampai sel habis | |
| E | potensial sel sekarang | yang terbaca voltmeter tanpa arus yang diambil |
Dengan nilai saat ini:
| ΔG | energi Gibbs reaksi sel | negatif untuk sel yang berjalan sendiri; −212 kJ/mol untuk sel Daniell |
|---|
Dengan nilai saat ini:
| I | arus | r = 5 Ω adalah hambatan dalam sel | |
|---|---|---|---|
| mol | logam yang larut atau terendapkan | hukum Faraday: tiap mol ion 2+ memerlukan dua mol elektron |
Dengan nilai saat ini:
| Q | muatan yang mengalir | I × t; catu daya harus memberi setidaknya 1,23 V, ditambah sekitar 0,6 V untuk mendorong reaksinya | |
|---|---|---|---|
| V | volume tiap gas | pada 25 °C dan 1 atm, 24,5 L per mol: hidrogen dua kali oksigen |
Dengan nilai saat ini:
Cara memakai simulator sel galvani dan elektrolisis
- Pada sel galvani, pilih logam untuk tiap sisi, masing-masing berdiri dalam larutan ionnya sendiri, dihubungkan dengan kabel dan jembatan garam. Logam dengan potensial standar lebih rendah adalah anode: ia larut, melepas elektron yang mengalir lewat kabel ke elektrode lain, tempat ion logam menerimanya dan mengendap. Alat ukur menunjukkan potensial sel.
- Ubah konsentrasi untuk melihat persamaan Nernst menggeser tegangan, dan turunkan hambatan beban untuk menarik arus lebih besar. Jalankan sel dan lihat anode menipis, katode menebal dan, dengan tembaga, larutan biru memudar, sementara tegangan turun perlahan; grafik mengikutinya. Kalkulator Persamaan Nernst menghitung potensial setengah sel pada konsentrasi berapa pun.
- Pindah ke elektrolisis air dan atur tegangan catu daya. Di atas sekitar 1,8 V arus menguraikan air: hidrogen terkumpul di atas elektrode negatif dan oksigen di atas elektrode positif, hidrogen dua kali lebih banyak, seperti yang diramalkan hukum Faraday dari muatan yang mengalir.
Pertanyaan umum
Bagaimana sel galvani menghasilkan listrik?
Dua logam memegang elektronnya dengan kekuatan berbeda, yang diukur dengan potensial elektrode standarnya. Seng (−0,76 V) melepas elektronnya lebih mudah daripada tembaga (+0,34 V), jadi dalam sel Daniell atom seng larut sebagai Zn²⁺, elektron mengalir lewat kabel, dan ion Cu²⁺ menerimanya di elektrode tembaga. Jembatan garam membiarkan ion berpindah antara gelas kimia agar kedua larutan tetap netral; tanpanya arus langsung berhenti.
Bagaimana menghitung potensial sel?
E°sel = E°katode − E°anode dengan kedua larutan pada 1 mol/L: 0,34 − (−0,76) = 1,10 V untuk seng dan tembaga. Pada konsentrasi lain, persamaan Nernst mengoreksinya: E = E° − (RT ÷ nF) ln Q, dengan Q = [Zn²⁺] ÷ [Cu²⁺]. Ion seng sepuluh kali lebih banyak dari ion tembaga menurunkan tegangan sekitar 30 mV.
Apa hukum Faraday tentang elektrolisis?
Jumlah zat yang terbentuk atau terpakai di elektrode sebanding dengan muatan yang mengalir: mol = Q ÷ (zF), dengan Q = I × t, z jumlah elektron per ion dan F = 96.485 C/mol. Penguraian air memerlukan 2 elektron per molekul hidrogen dan 4 per molekul oksigen, karena itu hidrogen yang terkumpul tepat dua kali lipat.
Mengapa elektrolisis air butuh lebih dari 1,23 V?
1,23 V adalah batas minimum termodinamika, yaitu potensial sel reaksi yang dijalankan terbalik. Dalam praktik reaksi di elektrode perlu dorongan tambahan, yaitu overpotensial, dan larutannya punya hambatan, jadi sel nyata bekerja pada 1,8 sampai 2,5 V. Air murni hampir tidak menghantar, jadi ditambahkan elektrolit seperti natrium sulfat yang membawa arus tanpa terpakai.
Katanya WebGL dimatikan.
Tampilan 3D memerlukan WebGL, yang dimiliki semua browser terkini. WebGL bisa nonaktif jika akselerasi perangkat keras dimatikan di pengaturan browser, atau karena driver grafis yang sangat lama. Nyalakan akselerasi perangkat keras, atau coba browser lain.
Apakah ada yang diunggah?
Tidak. Simulasi digambar oleh browser Anda sendiri dengan WebGL; tidak ada yang dikirim ke mana pun, dan simulasi tetap berjalan offline setelah halaman dimuat.