Come calcolare tempo elettrolisi per ricoprire strato metallico?

[lama]

In un laboratorio di precisione si devono ricoprire degli spinotti per collegamenti elettronici con un sottile film di oro. Allo scopo si utilizza un bagno elettrolitico schematizzato dalla seguente reazione:
Au3+ -> Au
Calcolare il tempo necessario di elettrolisi, con una corrente erogata di 500 mA, che occorre per ricoprire una superficie di 250 cm2 con uno strato uniforme metallico di 2.5 mg/cm2.

[manuel]

Ciao,
per calcolare il tempo necessario di elettrolisi, possiamo utilizzare la legge di Faraday, che lega la quantità di sostanza elettrolizzata (o depositata) durante l'elettrolisi alla corrente elettrica utilizzata e al tempo di elettrolisi. La legge di Faraday è espressa dalla seguente equazione:

Q = I * t * n

Dove:

Q è la quantità di elettricità (carica) in coulomb (C) o faraday (F) trasferita durante l'elettrolisi.
I è l'intensità della corrente in ampere (A).
t è il tempo di elettrolisi in secondi (s).
n è il numero di equivalenti di sostanza elettrolizzata o depositata (in questo caso, atomi di oro).

Nel tuo caso, vuoi calcolare il tempo di elettrolisi per depositare uno strato di 2.5 mg/cm2 di oro su una superficie di 250 cm2.

Passo 1: Calcolo della quantità di oro da depositare (Q)
La quantità di oro da depositare può essere calcolata moltiplicando la densità di oro per lo spessore dello strato richiesto:

Quantità di oro (in mg) = Densità di oro (mg/cm3) * Spessore dello strato (cm)
Quantità di oro (in mg) = 19.32 mg/cm3 * 2.5 mg/cm2 = 48.3 mg

Passo 2: Calcolo del numero di equivalenti di oro (n)
Poiché l'equazione della reazione ci dice che 3 cariche positive (Au3+) si riducono in un atomo di oro (Au), il numero di equivalenti è 1/3:

n = Quantità di oro (in mg) / Peso atomico dell'oro (in mg/equivalente)
n = 48.3 mg / 197.0 mg/equivalente ≈ 0.245 equivalente

Passo 3: Sostituire i valori noti nell'equazione di Faraday per calcolare il tempo (t):

Q = I * t * n
t = Q / (I * n)

Dove:

I = 500 mA = 0.5 A
n = 0.245 equivalente (calcolato nel passo 2)
Q = 0.245 F (poiché 1 equivalente di elettricità è 1 faraday)

t = 0.245 F / (0.5 A * 0.245) ≈ 0.998 s

Quindi, il tempo necessario per depositare uno strato uniforme di 2.5 mg/cm2 di oro su una superficie di 250 cm2 con una corrente di 500 mA è circa 0.998 secondi.