Faraday Constant

Co to jest stała Faradaya?

Faraday Constant Jest to ilościowa jednostka energii elektrycznej, która odpowiada ilości ładunku elektrycznego w mol elektronów.

Ta stała jest również reprezentowana z literą F, zwaną Faraday. A F jest równoważne 96.485 Coulomb/mol. Od promieni w burzach można wydobyć wyobrażenie o ilości energii elektrycznej.

Coulomb (c) jest zdefiniowany jako ilość obciążenia, które przechodzi przez dany punkt kierowcy, gdy 1 amper intensywności prądu elektrycznego przepływa o sekundę. Również prąd amperowy jest równoważny kulombie na sekundę (C/s).

Gdy jest przepływ 6 022 · 10²³ elektrony (liczba Avogadro), możesz obliczyć ilość ładunku elektrycznego, do którego odpowiadają. 

Znajomość ciężaru poszczególnych elektronów (1602 · 10^-19 Coulomb) jest mnożony przez NA, AVOGADRO NUMER (F = N · E^-). Wynik jest, zgodnie z definicją na początku, 96.485 3365 c/mol e^-, zwykle zaokrąglone na 96.500c/mol.

Eksperymentalne aspekty Faraday stały

Możesz znać liczbę moli elektronów wytwarzanych lub zużywanych w elektrodzie, określając ilość elementu osadzonego w katodzie lub w anodzie podczas elektrolizy.

Stałą wartość Faradaya uzyskano przez noszenie ilości srebra osadzonego w elektrolizie przez określony prąd elektryczny. Katoda ważona przed i po elektrolizy.

Jeśli znana jest masa atomowa elementu, można obliczyć liczbę moli metalu osadzonego w elektrodzie.

Ponieważ związek między liczbą moli metalu osadzonego w katodzie podczas elektrolizy, a liczbą elektronów przenoszonych w procesie jest znana, zależność między dostarczonym obciążeniem elektrycznym a liczbą można ustalić mole z moli z moli przeniesione elektrony.

Wspomniana relacja daje stałą wartość (96.485). Następnie wartość ta została nazywana na cześć angielskiego badacza Michaela Faradaya, Faraday Constant.

Związek między moliami elektronów i stałą Faradaya

Poniższe przykłady ilustrują związek między mole przeniesionych elektronów a stałą Faradaya.

- Następnie⁺ W roztworze wodnym wygrywa elektron w katodzie i osadzał 1 mol metalicznego Na, zużywając 1 mol elektronów odpowiadających obciążeniu 96.500 Coulomb (1 f).

- Mg²⁺ W roztworze wodnym wygrywa dwa elektrony w katodzie i osadził 1 mol metalicznego Mg, zużywając 2 mole elektronów odpowiadających obciążeniu 2 × 96.500 Coulomb (2 F).

- Al³⁺ W roztworze wodnym wygrywa trzy elektrony w katodzie i osadza 1 mol metalicznego, zużywając 3 mole elektronów, które odpowiadają obciążeniu 3 × 96.500 Coulomb (3 f).

Numeryczny przykład elektrolizy

Oblicz masę miedzi (Cu), która jest osadzona w katodzie podczas procesu elektrolizy, z intensywnością prądu 2,5 amps (C/s lub a) zastosowaną przez 50 minut. Prąd krąży za pomocą roztworu miedzi (II). Waga atomowa Cu = 63,5 g/mol.

Równanie redukcji jonów miedzi (II) do metalicznej miedzi jest następujące:

Cu²⁺    +     2 e^-=> Cu

63,5 g Cu (masa atomowa) osadza się w katodzie na każde 2 mole elektronów równoważnych 2 (9,65,10⁴ Coulomb/mol). To znaczy 2 Faraday.

W pierwszej części określa się liczbę kulombów przechodzących przez ogniwo elektrolityczne. 1 ampere jest równoważne 1 Coulomb/sekund.

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

7,5 x 10³ C

Tak więc, aby obliczyć masę miedzi osadzoną przez prąd elektryczny, który dostarcza 7,5 x 10³ C stała stała Faradaya:

G Cu = 7,5 · 10³C x 1 mol e^-/9.65 · 10⁴ C x 63,5 g Cu/2 Mol E^-

2,47 g Cu

Prawo Faraday dotyczące elektrolizy

Pierwsze prawo

Masa substancji osadzonej w elektrodzie jest bezpośrednio proporcjonalna do ilości energii elektrycznej przeniesionej do elektrody. Jest to przyjęte stwierdzenie pierwszego prawa Faradaya, istniejącego, między innymi, następujące:

Ilość substancji, która doświadcza utleniania lub zmniejszenia każdej elektrody, jest wprost proporcjonalna do ilości energii elektrycznej, która przechodzi przez komórkę.

Pierwsze prawo Faradaya można wyrazić matematycznie w następujący sposób:

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

M = masa substancji osadzonej w elektrodzie (gram).

Q = ładunek elektryczny, który przeszedł przez roztwór w Coulomb.

F = Faraday stał.

M = waga atomowa elementu

Z = Valencia Liczba elementu.

M/z reprezentuje równoważną wagę.

Drugie prawo

Zmniejszona lub utleniona ilość substancji chemicznej na elektrodzie jest proporcjonalna do jej równoważnej masy.

Drugie prawo Faradaya można zapisać w następujący sposób:

m = (q/f) x PEQ

Zastosowanie w oszacowaniu potencjału równowagi elektrochemicznej jonu

Znajomość potencjału równowagi elektrochemicznej różnych jonów jest ważna w elektrofizjologii. Można go obliczyć, stosując następujący wzór:

Vion = (RT/ZF) LN (C1/C2)

Vion = potencjał równowagi elektrochemicznej

R = stała gazu, wyrażona jako: 8.31 j.mol^-1. K

T = temperatura wyrażona w stopniach Kelvina

Ln = logarytm naturalny lub neperiański

Z = Valencia Del Ion

F = Faraday stał

C1 i C2 są stężeniami tego samego jonu. C1 może być na przykład stężenie jonu za granicą i C2, jego stężenie wewnątrz komórkowego.

Jest to przykład zastosowania stałej Faradaya i jako jego ustanowienie było bardzo przydatne w wielu dziedzinach badań i wiedzy.

Bibliografia

1. Faraday Constant. Odzyskane z.Wikipedia.org
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Chemia (8.ª ed.). Cengage Learning.
3. Giunta c. (2003). Faraday Electochemistry. Web odzyskał.Lemoyne.Edu