Faraday Constant

Čo je Faradayova konštanta?

Ten Faraday Constant Je to kvantitatívna jednotka elektriny, ktorá zodpovedá množstvu elektrického náboja v mol elektrónov.

Táto konštanta je tiež zastúpená písmenom F, nazývaným Faraday. F zodpovedá 96.485 Coulomb/mol. Z lúčov v búrkach je možné extrahovať myšlienka o množstve elektriny.

Coulomb (C) je definovaný ako množstvo zaťaženia, ktoré prechádza daným bodom vodiča, keď 1 ampér intenzity elektrického prúdu prúdi o sekundu. Súčasný ampér je tiež rovnocenný s coulombom za sekundu (C/s).

Ak dôjde k prietoku 6 022 · 10²³ elektróny (číslo Avogadro), môžete vypočítať množstvo elektrického náboja, ku ktorému zodpovedá. 

Poznanie bremena individuálneho elektrónu (1 602 · 10^-19 Coulomb) sa vynásobí NA, Avogadro číslo (f = n · e^-). Výsledok je, ako je definované na začiatku, 96.485 3365 c/mol e^-, zvyčajne zaokrúhlené na 96.500 ° C/mol.

Experimentálne aspekty Faradayovej konštanty

Môžete poznať počet mólov elektrónov, ktoré sa vyrábajú alebo spotrebúvajú v elektróde, a určujú množstvo prvku, ktorý je uložený v katóde alebo v anóde počas elektrolýzy.

Faradayova konštantná hodnota sa získala nosením množstva striebra uloženého pri elektrolýze určitým elektrickým prúdom. Katóda vážila pred a po elektrolýze.

Ak je známa atómová hmotnosť prvku, je možné vypočítať počet mólov kovu uložených v elektróde.

Pretože vzťah medzi počtom mólov kovu, ktorý sa ukladá v katóde počas elektrolýzy, a počtom elektrónov, ktoré sa v procese prenášajú, je známy, vzťah medzi dodávaným elektrickým zaťažením a počtom môže byť stanovený z molov prenesené elektróny.

Vyššie uvedený vzťah dáva konštantnú hodnotu (96.485). Následne sa táto hodnota nazývala na počesť anglického výskumného pracovníka Michaela Faradaya, Faraday Constant.

Vzťah medzi krtkami elektrónov a Faradayovou konštantou

Nasledujúce príklady ilustrujú vzťah medzi krtkami prenesených elektrónov a Faradayovou konštantou.

- Potom⁺ Vo vodnom roztoku vyhrá elektrón v katóde a ukladá 1 mol kovového NA, konzumuje 1 mol elektrónov, ktoré zodpovedajú zaťaženiu 96.500 Coulomb (1 F).

- Mg²⁺ Vo vodnom roztoku vyhrá dva elektróny v katóde a ukladá 1 mol kovového mg, konzumuje 2 móly elektrónov, ktoré zodpovedajú zaťaženiu 2 × 96.500 Coulomb (2 F).

- Al³⁺ Vo vodnom roztoku vyhrá tri elektróny v katóde a ukladá 1 mol kovu, konzumuje 3 móly elektrónov, ktoré zodpovedajú zaťaženiu 3 × 96.500 Coulomb (3 F).

Numerický príklad elektrolýzy

Vypočítajte medenú hmotu (Cu), ktorá je uložená v katóde počas procesu elektrolýzy, s intenzitou prúdu 2,5 ampérov (C/s alebo A) aplikovaných počas 50 minút. Prúd cirkuluje cez roztok medi (II). Atómová hmotnosť Cu = 63,5 g/mol.

Rovnica redukcie medených iónov (II) na kovovú meď je nasledovná:

Cu²⁺    +     2 e^-=> Cu

63,5 g Cu (atómová hmotnosť) sa ukladá v katóde pre každé 2 móly elektrónov, ktoré sú ekvivalentné 2 (9,65,10⁴ Coulomb/mol). To znamená 2 Faraday.

V prvej časti je stanovené číslo Coulomb, ktoré prechádza elektrolytickou bunkou. 1 ampér je ekvivalentný 1 coulomb/sekundu.

C = 50 min x 60 s/min x 2,5 c/s

7,5 x 10³ C

Na výpočet medenej hmoty uloženej elektrickým prúdom, ktorý dodáva 7,5 x 10³ Conštancia C Faraday sa používa:

G Cu = 7,5,5³C x 1 mol e^-/9,65 · 10⁴ C x 63,5 g cu/2 mol e^-

2,47 g cu

Faradayov zákony pre elektrolýzu

Prvá zákona

Hmotnosť látky uloženej v elektróde je priamo úmerná množstvu elektriny prenesenej na elektródu. Toto je akceptované vyhlásenie o prvom zákone Faraday, okrem iných vyhlásení: nasledujúce:

Množstvo látky, ktorá dochádza k oxidácii alebo zníženiu každej elektródy, je priamo úmerná množstvu elektriny, ktorá prechádza bunkou.

Faradayov prvý zákon možno matematicky vyjadriť takto:

m = (q/f) x (m/z)

M = hmotnosť látky uloženej v elektróde (gramy).

Q = elektrický náboj, ktorý prešiel roztokom v Coulomb.

F = Faraday Constant.

M = atómová hmotnosť prvku

Z = Valencia číslo prvku.

M/z predstavuje ekvivalentnú hmotnosť.

Druhý zákon

Znížené alebo oxidované množstvo chemikálie na elektróde je úmerné jej ekvivalentnej hmotnosti.

Faradayov druhý zákon možno napísať takto:

m = (q/f) x peq

Použitie pri odhade elektrochemického rovnovážneho potenciálu iónu

Znalosť elektrochemického rovnovážneho potenciálu rôznych iónov je dôležitá v elektrofyziológii. Môže sa vypočítať použitím nasledujúceho vzorca:

Vion = (rt/zf) ln (c1/c2)

Vion = elektrochemický rovnovážny potenciál

R = plynná konštanta, vyjadrená ako: 8,31 j.mol^-1. Klimatizovať

T = teplota vyjadrená v Kelvinových stupňoch

Ln = prírodný alebo neperiánsky logaritmus

Z = Valencia del ion

F = Faraday Constant

C1 a C2 sú koncentrácie toho istého iónu. C1 môže byť napríklad koncentrácia iónov v zahraničí a C2, jeho koncentrácia vo vnútri bunkového.

Toto je príklad použitia Faradayovej konštanty a keďže jeho zriadenie bolo veľmi užitočné v mnohých oblastiach výskumu a vedomostí.

Odkazy

1. Faraday Constant. Získaný z.Wikipedia.orgán
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Chémia (8.ª Ed.). Učenie sa.
3. Giunta c. (2003). Faraday Electochemistry. Na webe obnovený.Lemoyne.Edu