Galvanik hücre ve elektroliz simülatörü
Bu benzetimdeki denklemler
| E° | standart elektrot potansiyeli | 1 mol/L ve 25 °C’de hidrojene karşı ölçülür; E°'si düşük olan metal elektron verir ve anottur | |
|---|---|---|---|
| E°cell | standart pil potansiyeli | iki çözelti de 1 mol/L iken gerilim; pozitifse pil kendiliğinden çalışır |
Mevcut değerlerle:
| n | aktarılan elektron | çinko ve bakır için 2 | |
|---|---|---|---|
| F | Faraday sabiti | mol elektron başına 96.485 C | |
| Q | tepkime oranı | [anottaki iyon] ÷ [katottaki iyon], her biri n’deki payı kadar üslü; pil çalıştıkça Q artar ve E düşer, ta ki pil bitene dek | |
| E | şu anki pil potansiyeli | akım çekilmezken voltmetrenin okuduğu |
Mevcut değerlerle:
| ΔG | pil tepkimesinin Gibbs enerjisi | kendiliğinden çalışan pil için negatif; Daniell pili için −212 kJ/mol |
|---|
Mevcut değerlerle:
| I | akım | r = 5 Ω pilin kendi direncidir | |
|---|---|---|---|
| mol | çözünen ya da kaplanan metal | Faraday yasası: 2+ yüklü bir iyonun her molü iki mol elektron ister |
Mevcut değerlerle:
| Q | geçen yük | I × t; kaynak en az 1,23 V vermeli, tepkimeleri yürütmek için de yaklaşık 0,6 V daha | |
|---|---|---|---|
| V | her gazın hacmi | 25 °C ve 1 atm’de mol başına 24,5 L: oksijenin iki katı hidrojen |
Mevcut değerlerle:
Galvanik hücre ve elektroliz simülatörü nasıl kullanılır
- Galvanik hücrede her taraf için, kendi iyonlarının çözeltisinde duran ve bir tel ile bir tuz köprüsüyle birleştirilen bir metal seç. Standart potansiyeli düşük olan metal anottur: çözünür ve verdiği elektronlar telden öbür elektroda koşar; orada metal iyonları onları alır ve kaplanır. Ölçer hücre potansiyelini gösterir. Teldeki mavi noktalar elektronlardır: daha çok akım geçtiğinde daha hızlı hareket ederler; nokta ne kadar büyükse o noktadaki gerilim o kadar yüksektir.
- Nernst denkleminin gerilimi nasıl kaydırdığını görmek için derişimleri değiştir, daha çok akım çekmek için yük direncini düşür. Hücreyi çalıştır ve anodun incelip katodun kalınlaştığını, bakırla mavi çözeltinin solduğunu, gerilimin de yavaşça düştüğünü izle; grafikler bunu izler. Nernst denklemi hesaplayıcı bir yarı hücrenin herhangi bir derişimdeki potansiyelini hesaplar.
- Suyun elektrolizine geç ve besleme gerilimini ayarla. Yaklaşık 1,8 V’un üstünde akım suyu ayrıştırır: hidrojen negatif elektrodun, oksijen pozitif elektrodun üstünde toplanır; Faraday yasalarının geçen yükten öngördüğü gibi iki kat hidrojen.
Sık sorulan sorular
Galvanik hücre nasıl elektrik üretir?
İki metal elektronlarını standart elektrot potansiyelleriyle ölçülen farklı güçlerle tutar. Çinko (−0,76 V) elektronlarını bakırdan (+0,34 V) daha kolay verir; bu yüzden Daniell hücresinde çinko atomları Zn²⁺ olarak çözünür, elektronlar telden akar ve bakır elektrotta Cu²⁺ iyonları onları alır. Tuz köprüsü, iki çözeltiyi de nötr tutmak için iyonların kaplar arasında hareket etmesine izin verir; o olmadan akım hemen durur.
Hücre potansiyelini nasıl hesaplarım?
İki çözelti de 1 mol/L’deyken E°hücre = E°katot − E°anot: çinko ve bakır için 0,34 − (−0,76) = 1,10 V. Başka derişimlerde Nernst denklemi bunu düzeltir: E = E° − (RT ÷ nF) ln Q, burada Q = [Zn²⁺] ÷ [Cu²⁺]. Bakır iyonlarından on kat fazla çinko iyonu gerilimi yaklaşık 30 mV düşürür.
Faraday’ın elektroliz yasası nedir?
Bir elektrotta oluşan ya da harcanan madde miktarı geçen yükle orantılıdır: mol = Q ÷ (zF); burada Q = I × t, z iyon başına elektron sayısı ve F = 96.485 C/mol. Suyu ayrıştırmak hidrojen molekülü başına 2, oksijen molekülü başına 4 elektron ister; tam iki kat hidrojen toplanmasının nedeni budur.
Suyun elektrolizi neden 1,23 V’tan fazlasını gerektiriyor?
1,23 V termodinamik alt sınırdır, tepkimenin tersine çalıştırılmış hâlinin hücre potansiyeli. Pratikte elektrot tepkimeleri fazladan bir itiş, aşırı gerilim ister ve çözeltinin direnci vardır; bu yüzden gerçek hücreler 1,8–2,5 V’ta çalışır. Saf su neredeyse hiç iletmez, bu yüzden sodyum sülfat gibi bir elektrolit eklenir; tükenmeden akımı taşır.
WebGL’nin kapalı olduğunu söylüyor.
3B görünüm, güncel her tarayıcıda bulunan WebGL’ye ihtiyaç duyar. Tarayıcı ayarlarında donanım hızlandırma kapatılmışsa ya da grafik sürücüsü çok eskiyse kapalı olabilir. Donanım hızlandırmayı aç ya da başka bir tarayıcı dene.
Bir şey yükleniyor mu?
Hayır. Simülasyonu WebGL ile kendi tarayıcın çizer; hiçbir yere hiçbir şey gönderilmez ve sayfa yüklendikten sonra çevrimdışı da çalışmaya devam eder.