Kalkulator Elektrolisis

Elektrolisis melewatkan arus searah melalui elektrolit, mendorong oksidasi di anoda dan reduksi di katoda. Dua hukum Michael Faraday menggambarkan hubungan kuantitatif: massa zat yang diendapkan atau dibebaskan berbanding lurus dengan total muatan listrik yang dilewatkan (hukum pertama), dan untuk muatan tetap, massa sebanding dengan massa molar zat dibagi dengan jumlah elektron yang dibutuhkan setiap ion untuk memperoleh atau kehilangan (hukum kedua).

Kalkulator menerapkan hal ini dalam tiga langkah. Pertama, ia mencari muatan total Q = I·t dari arus dan waktu. Kedua, ia mengubah muatan tersebut menjadi mol elektron dengan membaginya dengan konstanta Faraday, F = 96,485 C/mol — muatan yang dibawa oleh satu mol elektron. Ketiga, mengubah mol elektron menjadi massa menggunakan stoikiometri setengah reaksi: massa = Q·M/(n·F), dengan M adalah massa molar zat yang diendapkan dan n adalah jumlah elektron yang ditransfer per ion.

Arus (I), dalam amp, adalah laju aliran muatan melalui sel — yang diatur oleh catu daya. Waktu (t), dalam detik, adalah berapa lama arus mengalir. Massa molar (M), dalam g/mol, adalah massa molar unsur atau senyawa yang diendapkan (misalnya, 63,55 g/mol untuk tembaga, 107,87 g/mol untuk perak). Elektron yang ditransfer (n) berasal dari setengah reaksi seimbang — 1 untuk Ag⁺ + e⁻ → Ag, 2 untuk Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, dan 3 untuk Al³⁺ + 3e⁻ → Al. Kesalahan n adalah sumber kesalahan yang paling umum: semakin tinggi n berarti diperlukan lebih banyak muatan untuk menyimpan massa yang sama, karena setiap ion memerlukan lebih banyak elektron untuk mereduksi.

Kalkulator ini mengasumsikan efisiensi arus (Faradaic) 100% — setiap elektron yang mengalir digunakan untuk reaksi yang diinginkan. Dalam praktiknya, rendaman pelapisan listrik yang sebenarnya sering kali beroperasi pada efisiensi 90–98% karena sebagian arus hilang akibat reaksi yang bersaing, seperti evolusi gas hidrogen di katoda; kalikan massa yang dihitung dengan faktor efisiensi untuk mendapatkan perkiraan dunia nyata. Rumusnya juga mengasumsikan setengah reaksi tunggal yang terdefinisi dengan baik dengan n tetap — jika spesies yang terdeposit dapat berada pada lebih dari satu keadaan oksidasi (seperti tembaga yang mengendap sebagai Cu⁺ dan bukan Cu²⁺ dalam kondisi tertentu), konfirmasikan setengah reaksi mana yang berlaku sebelum memercayai hasilnya. Terakhir, n harus berupa bilangan bulat bukan nol, jumlah elektron per satuan rumus — kalkulator tidak akan menerima n = 0.