galvaniseren: goeie vraag

Neveil stelde deze vraag op 22 december 2014 om 17:17.

Hoe dik is het laagje zilver dat door een stroom van 6,5 ampère op een te verzilveren voorwerp met 1 dm2 oppervlak, in 4 uur wordt afgezet? Het soortelijk gewicht van zilver is 10,5.

De formule H= α.i.t kennen we: het gewicht van de bij elektrolyse vrijkomende stof, in milligram, is gelijk aan haar elektro-chemisch equivalent maal de stroomsterkte in ampère, maal de duur in seconden.

Maar voor de rest kan ik dit niet oplossen.  Ik dacht ook aan de formule van dichtheid maar geraak niet verder. ρ = m/V (m in kg; V in m3).

Wie kan helpen?

 

Reacties

Jan van de Velde op 22 december 2014 om 17:26
dag neveil,

  1. bereken hoeveel coulomb lading getransporteerd is door een stroom van 6,5 A gedurende 4 uur
  2. bereken hoeveel elektronen dat dus betrof
  3. bereken hoeveel zilverionen daar dus mee gemoeid waren.
  4. bereken de massa van die hoeveelheid zilver
  5. bereken het volume van die massa zilver
  6. bereken de dikte van de laag indien dat volume over een oppervlak van 1 dm² wordt verdeeld. 
Groet, Jan 

neveil op 26 december 2014 om 18:20
Bedankt voor je antwoord Jan!
Maar hoe bereken ik stap 6 'bereken de dikte van de laag indien dat volume over een opp van 1 dm2 wordt verdeeld', bestaat hier een eenvoudige formule voor?

Jan van de Velde plaatste:

dag neveil,

  1. bereken hoeveel coulomb lading getransporteerd is door een stroom van 6,5 A gedurende 4 uur
  2. bereken hoeveel elektronen dat dus betrof
  3. bereken hoeveel zilverionen daar dus mee gemoeid waren.
  4. bereken de massa van die hoeveelheid zilver
  5. bereken het volume van die massa zilver
  6. bereken de dikte van de laag indien dat volume over een oppervlak van 1 dm² wordt verdeeld. 
Groet, Jan 


Neveil op 26 december 2014 om 18:25
O ja, als volume heb ik 9,96617142 dm3 gevonden, wat toch niet klopt.
Als volgt geredeneerd:
massa vh laagje zilver:
H = 6,5.4.3600.1,118 = 104 644,8 mgr = 0.1046448 kg

V = m/ρ = 0.1046448/10,5 = 0,00996617142 m3 = 9,96617142 dm3 
Jan van de Velde op 26 december 2014 om 22:59

Neveil plaatste:


massa vh laagje zilver:
H = 6,5.4.3600.1,118 = 104 644,8 mgr = 0.1046448 kg


Je doet hier kennelijk de stappen 2, 3 en 4 tegelijk, en je komt verkeerd uit. Die 6,5, die 4 en die 3600 kan ik plaatsen, maar ik zie niet hoe je aan die (foute) 1,118 komt, bovendien zó dat je er kennelijk milligrammen uit haalt, dus ik zie ook niet wat je fout doet. 

Dus, welke afzonderlijke rekenstappen zet je om aan die 1,118 te komen?

Groet, Jan
neveil op 28 december 2014 om 17:15
In de opgave is 1,118 een bekende. Het is het zgn. elektro-chemisch equivalent dat constant is voor een bepaalde stof. De stof is hier zilver. Die 1,118 betekent dat voor zilver 1,118 milligram wordt afgescheiden bij elektrolyse door 1 coulomb.

Om dus de totale vrijgekomen massa van het zilver te kennen vermenigvuldig ik het elektro-chemisch equivalent met de stroomsterkte in ampère en de duur in seconden.

Tot daar makkelijk genoeg.

Maar als volume heb ik 9,96617142 dm3 gevonden, wat toch niet klopt.
Als volgt geredeneerd:
massa vh laagje zilver:
H = 6,5.4.3600.1,118 = 104 644,8 mgr = 0.1046448 kg

V = m/ρ = 0.1046448/10,5 = 0,00996617142 m3 = 9,96617142 dm3 

En hoe bereken ik jouw stap 6 'bereken de dikte van de laag indien dat volume over een opp van 1 dm2 wordt verdeeld', bestaat hier een eenvoudige formule voor?

groet Neveil
Jan op 28 december 2014 om 18:12

neveil plaatste:

In de opgave is 1,118 een bekende. Het is het zgn. elektro-chemisch equivalent dat constant is voor een bepaalde stof. De stof is hier zilver. Die 1,118 betekent dat voor zilver 1,118 milligram wordt afgescheiden bij elektrolyse door 1 coulomb.


eens zien.
1C lading, met 1,602·10-19 C voor een elementair ladingskwantum (zeg maar: de lading van één elektron) geeft 1:1,602·10-19= 6,242·1018 elektronen, en dus ook maximaal zoveel neergeslagen zilverionen (Ag+) per coulomb.  
Dat komt overeen met 6,242.1018: 6,02214·1023 =1,0365·10-5 mol Ag. 
Met een molmassa van 107,9 g/mol geeft dat 1,118 mg/coulomb.

Ah, dat bedoelen ze dus met dat elektrochemisch equivalent. OK, da's dan duidelijk. 

neveil plaatste:


massa vh laagje zilver:
H = 6,5.4.3600.1,118 = 104 644,8 mg = 0.1046448 kg

check
Dat is dus dik 100 g zilver. 

neveil plaatste:


V = m/ρ = 0,1046448/10,5 = 0,00996617142 m3 = 9,96617142 dm3 

Hier moet je wél even blijven bedenken dat een formule een gehaktmolen is: stop er varkensvlees in, er zal géén rundgehakt uitkomen. 
Je vult in een massa in kg, en een dichtheid in g/cm³ of zo je wil in kg/dm³, dat komt overeen uit omdat beide eenheden 1000 x zo groot zijn. 
Omdat we een massa in kg hebben dan maar een dichtheid in kg/dm³ nemen, dan houden we een volume in dm³ over:

V = m/ρ = 0,1046448/10,5 = 0,00996617142 dm3 

neveil plaatste:


En hoe bereken ik jouw stap 6 'bereken de dikte van de laag indien dat volume over een opp van 1 dm2 wordt verdeeld', bestaat hier een eenvoudige formule voor?

Ja, zó eenvoudig dat je er misschien niet eens aan denkt:
volume = lengte x breedte x hoogte


Neveil op 29 december 2014 om 07:54
Bedankt Jan nu begrijp ik alles... buiten het feit dat SI dichtheid uitdrukt in kg/m3. Maar dat zal wel eerder filosofie zijn.
Jan van de Velde op 29 december 2014 om 10:01

Neveil plaatste:

Bedankt Jan nu begrijp ik alles... buiten het feit dat SI dichtheid uitdrukt in kg/m3. Maar dat zal wel eerder filosofie zijn.
nee, da's geen filosofie. Formules zijn in principe gemaakt voor SI-eeneheden, maar zoals je al zag aan dat elektrochemisch equivalent (dat je kreeg of vond in mg/C) wordt daarvan in de praktijk nogal eens afgeweken.

Neveil plaatste:

..//..
 Het soortelijk gewicht van zilver is 10,5.
..//..

hier noteer je zo'n getal zonder eenheid. Maar de dichtheid van zilver is écht geen 10,5 kg/m³, een kuub zilver weegt "wat" meer dan een emmer water. Dus ga niet blindelings uit van SI-eenheden, check even boven de tabel waarin je zo'n getal aantreft.

Nog een fijne jaarwisseling, Jan

Neveil op 29 december 2014 om 20:22
Een leuke jaarwisseling ook voor jou Jan.
Nu dacht ik dat ik al hun vragen over galvanisatie wel kon oplossen. Niet waar hoor!
Ze vragen nu de duur voor het bedekken van 600 cm2 met een laag nikkel van 0,3 mm. Let wel dit zou gebeuren bij een stroomdichtheid van ½ A per dm2.

Ik redeneer dus zoals je me hebt geleerd.

volume laagje is op 600 cm2 = 0,018 dm3

massa ervan is dus 0,018.8,9 = 0,1602 kg

dit gebeurt bij 3 A (0,5 A . 6)

tijdsduur is dus t = 0,1602/0,304.3 = 0.17565789473 sec ? Dat is zo weinig..

Jan op 29 december 2014 om 22:30

Neveil plaatste:

Ik redeneer dus zoals je me hebt geleerd.

volume laagje is op 600 cm2 = 0,018 dm3


als je zo redeneert, zet er dan gelijk overal je sommetjes met je eenheden bij, dat checkt makkelijker

V = A·d = 600 cm² x 0,3 mm= 6 dm² x 0,003 dm = 0,018 dm³
m = V·ρ = 0,018 dm³ x 8,9 kg/dm³ = 0,1602 kg
I = j·A = 0,5 A/dm² x 6 dm² = 3 A = 3 C/s

so far so good. 

En dan gaat er (denk ik ) iets mis. Je deelt nu een massa in kg door "iets" en  vermenigvuldigt dat met ampères (coulomb per seconde, C/s) en dat geeft je volgens jou een antwoord in seconden.



die kg boven de deelstreep moet dus wegvallen, en de coulomb in de teller van de breuk onder de deelstreep ook.
Die 0,304, dat "iets" zogezegd, moet dus per saldo de eenheid    hebben. 

maar ik vermoed dat die 0,304 niet in kg/C maar in mg/C staat

en dan gaat het natuurlijk een factor 1 000 000 fout. Net zo goed als wanneer je een afstand in mm deelt door een snelheid in km/h om een tijd in uren te krijgen. Dan ga je ook héél lang over een meter doen.....



Neveil op 30 december 2014 om 20:06
Dat was inderdaad de fout.
Bedankt Jan!

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft zestien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)