Um die Zeit zu berechnen, die benötigt wird, um 3 Kilogramm Zink mit einer Stromstärke von 1000 Ampere abzuscheiden, kann das Faraday'sche Gesetz der Elektrolyse verwendet werden. Das Gesetz besagt, dass die Masse \( m \) eines abgeschiedenen Stoffes proportional zur Ladung \( Q \) ist, die durch die Elektrolytlösung geflossen ist. Die Formel lautet: \[ m = \frac{M \cdot Q}{n \cdot F} \] Dabei ist: - \( m \) die Masse des abgeschiedenen Stoffes (in Kilogramm), - \( M \) die molare Masse des Stoffes (für Zink etwa 65,38 g/mol), - \( Q \) die elektrische Ladung (in Coulomb), - \( n \) die Anzahl der übertragenen Elektronen (für Zink \( n = 2 \)), - \( F \) die Faraday-Konstante (etwa 96485 C/mol). Zuerst muss die Masse in Gramm umgerechnet werden: \[ 3 \text{ kg} = 3000 \text{ g} \] Dann wird die benötigte Ladung \( Q \) berechnet: \[ Q = \frac{m \cdot n \cdot F}{M} \] \[ Q = \frac{3000 \text{ g} \cdot 2 \cdot 96485 \text{ C/mol}}{65,38 \text{ g/mol}} \] \[ Q \approx 8.85 \times 10^6 \text{ C} \] Die Zeit \( t \) kann dann mit der Formel \( Q = I \cdot t \) berechnet werden, wobei \( I \) die Stromstärke ist: \[ t = \frac{Q}{I} \] \[ t = \frac{8.85 \times 10^6 \text{ C}}{1000 \text{ A}} \] \[ t \approx 8850 \text{ Sekunden} \] Um die Zeit in Stunden umzurechnen: \[ t \approx \frac{8850 \text{ s}}{3600 \text{ s/h}} \] \[ t \approx 2.46 \text{ Stunden} \] Es dauert also etwa 2,46 Stunden, um 3 Kilogramm Zink mit einer Stromstärke von 1000 Ampere abzuscheiden.