|
FARADAY KANUNLARI
NOT : Bir diğer tanım ise, 1 Faraday (96.500 Coulomb) 1 ekvivalent ağırlıkta gümüş (107,88 gram) kaplayan elektriğin miktarıdır. Bir metalin ekivalent ağırlığı, atomik ağırlığı nı valans sayısına (değerliğine) 6 bölerek bulunur. Gümüş için bu 107,88 / 1 dir.
Fakat bizim kaplamacılıkta kullandığımız elektrik hareket eden, dinamik bir büyüklüktür. Hareket eden büyüklüklerle iş yaparken ORANından, yani NE KADAR ve HANGİ SÜREDE olduğundan bahsederiz. Bu yüzden suyun akışını desimetreküp /saniye, mililitre /saniye veya galon /saniye gibi ifade ederiz. Elektrikte ise COULOMB / SANİYE olarak ifade edilir.
Bir saniye süreyle bir coulomb elektrik aktığında, bu elektrik akış oranını gösterir. Elektrik akışının standart birimi olarak bunu kullanırsak, buna basit bir isim vererek işlemleri basitleştirebiliriz.
1) COULOMB BİR SANİYE BOYUNCA AKTIĞINDA BUNA BİR AMPER DENİR.
Bu birim ismini Fransız bilim adamı A.M. Ampere’ den almıştır. AMPER, elektrik akış oranı birimidir.Dakikada akan su miktarına (dm³/dak veya galon/dak) benzer.
Coulomb ve amper arasındaki ilişki şu şekilde ifade edilir.
(2) 1 AMPER = 1 COULOMB / 1 SANİYE
Elektrometal Kaplamanın Temel Prensipleri, Bölüm 1
veya SANİYEDE 1 COULOMB. Benzer şekilde 1 COULOMB EŞİTTİR 1 AMPER ÇARPI 1 SANİYE de
denebilir.
Aynı şeyleri ifade etmek için semboller de kullanabiliriz. Coulomb’ u Q ile, Amper’i I ile ve zamanı (saniye cinsinden olmalı) t ile gösterirsek,
(3) I = Q/t
(4) Q = I.t
(5) t = Q/I
Q = 8 coulomb, I = 4 amper, t = 2 saniye ise
4 = 8/2 veya 4x2 = 8 veya 2 = 8/4
Faraday Kanunu ortaya şu soruyu çıkarıyor : ELEKTRİK MİKTARININ TANIMI NEDİR?
Elektrik miktarının birimi COULOMB’ tur. Bu birim ismini elektrik üzerine yaptığı
çalışmalardan dolayı Fransız fizikçi C.A. COULOMB’ tan almıştır.Su için kullanılan akış
birimleri LİTRE, DM³, GALON, FOOT³ gibi COULOMB da elektrik için akış birimidir.
Elektrik miktarının temel birimidir. Aynen herhangi bir tankı dolduran suyun miktarından litre olarak bahsettiğimiz gibi, örneğin 1 gram gümüşü kaplayan elektrik miktarından da COULOMB cinsinden bahsederiz. COULOMB küçük bir birim olduğu için elektrik miktarı bazen FARADAY ile belirtilir. 1 Faraday 96.500 Coulomb’ a eşittir.
Faraday Kanunu’ nun değişmezliğinden ve doğruluğundan dolayı COULOMB’ u değişmez ve normal şartlar altında nitrik asitle hazırlanmış gümüş çözeltisi ile 0,001118 gram gümüşü kaplayan elektrik miktarıdır.
ÖRNEK : Asitli bir çözeltide 100 amper kullanarak 1 pound bakır kaplamak ne kadar sürer?
ÇÖZÜM :Tabloya göre 1 saat boyunca 100 amper akım uygulanırsa 4,2 ons bakır kaplanır. Bu nedenlebir pound kaplama yapmak için (1 pound = 16 ons ise) t = (16 ons) / (4,2 ons/saat) = 3,8 saat (100 amperde)
ÖRNEK : 20 amperlik sabit elektrik akımıyla 1 ons bakır kaplamak için 85.600 coulomb elektrik kullanılıyor.Geçen süreyi hesaplayın.
ÇÖZÜM : 4 no.lu eşitlikten zamanı hesaplayabiliriz.
t =Q/I = 85.600 coulomb / 20 amper = 4280 saniye.
Saat olarak geçen süreyi belirlemek istersek, (bir saat 3600 saniyedir),
4280 saniye / 3600 saniye = 1,19
saat = 1 saat 11 dakikadır.
Bu bir doğanın bir kanunudur. Bunu bir formül şeklinde ifade edebiliriz. m, kaplanan metalin toplam ağırlığını, Q elektrik miktarını, K da 1 coulomb elektrik ile kaplanabilecek metal miktarını belirtiyor ise (K değeri metalin
sadece metalin cinsine bağlı olarak değişir)
K = (14,2 ons) / (100 amper-saat) = 0,142 ons/amper-saat veya coulomb kullanırsak (amper-saniye) K = (14,2 ons) / [(100 amper-saat)(3600 saniye/saat)] = 0,0000394 ons/amper-saniye Uygulamada, coulomb veya faraday yerine amper-saat ile çalışılır. K değerinin birimi kullandığımız diğer birimlerle uyumlu olmalıdır K 8 değerleri Faraday Tablosu’ nda amper-saat olarak verilmiştir. Gümüş için
(7) m = (K) x (Q) (Faraday Kanunu)
Eşitlik (4) ten Q = I x t ise
(8) m = K x I x t (Faraday Kanunu)
Kaplanan metalin toplam ağırlığı, bir coulomb elektrik enerjisiyle kaplanabilecek metal miktarının (sabit sayı), uygulanan amperin ortalama değerinin ve (saniye olarak) kaplama işlemi için geçen sürenin çarpımı ile bulunur.
Bu bir doğanın bir kanunudur. Bunu bir formül şeklinde ifade edebiliriz. m, kaplanan metalin toplam ağırlığını, Q elektrik miktarını, K da 1 coulomb elektrik ile kaplanabilecek metal miktarını belirtiyor ise (K değeri metalin
sadece metalin cinsine bağlı olarak değişir)
K = (14,2 ons) / (100 amper-saat) = 0,142 ons/amper-saat veya coulomb kullanırsak (amper-saniye) K = (14,2 ons) / [(100 amper-saat)(3600 saniye/saat)] = 0,0000394 ons/amper-saniye Uygulamada, coulomb veya faraday yerine amper-saat ile çalışılır. K değerinin birimi kullandığımız diğer birimlerle uyumlu olmalıdır K 8 değerleri Faraday Tablosu’ nda amper-saat olarak verilmiştir. Gümüş için
(7) m = (K) x (Q) (Faraday Kanunu)
Eşitlik (4) ten Q = I x t ise
(8) m = K x I x t (Faraday Kanunu)
Kaplanan metalin toplam ağırlığı, bir coulomb elektrik enerjisiyle kaplanabilecek metal miktarının (sabit sayı), uygulanan amperin ortalama değerinin ve (saniye olarak) kaplama işlemi için geçen sürenin çarpımı ile bulunur.
PERFORMANS DEĞERLENDİRME TESTLERİ
Soru -1 : Bir kaplama işleminde 3,5 saat boyunca 125 amper elektrik uygulanıyor. Kaç coulomb elektrik kullanılmıştır? Bu elektrik kaç faraday’a tekabül eder?
Soru -2 : 1 Faraday (96.500 coulomb) ile 29,36 gram nikel kaplanır. Elimizde nikel kaplanacak 2000 parça anahtarlık var ve her biri 0,05 gram nikelle kaplanmalı.
Eğer tüm anahtarlıkları aynı anda ve 100 amper akım ile kaplarsak, işin bitmesi için ne kadar süre geçer?
Soru -3 : Siyanürlü altın banyosundan 7 saat boyunca 500 amperlik akım geçiriyoruz. Bu süre boyunca kaplanacak altın miktarı nedir?
Soru -4: Bir AgNO3 çözeltisinden 4825 C'luk bir elektrik yükü geçirildiğinde açığa çıkan gümüşün mol sayısını bulunuz ?
Soru -5: Bir süs eşyası, KAuCl4 çözelti içinde 0,20 A'lik akım kullanılarak altınla kaplanacaktır.100 mg altın kaplama yapabilmek için elektroliz işlemi ne kadar süre yapılmalıdır ?
Soru -6: Faraday'a göre belli bir elektrolitten ayrılan madde miktarını hesaplamada kullanılan denklem aşağıdakilerin hangisidir?
a) m=MIt/zF
b) m=Itz/FM
c) M=It/zF
d) m=zFI/tM
e) M=mltz/F
|
