Faraday Constant

Vad är Faradays konstant?

De Faraday Constant Det är en kvantitativ elektricitetsenhet som motsvarar mängden elektrisk laddning i en mol av elektroner.

Denna konstant representeras också med bokstaven F, kallad en faraday. A F motsvarar 96.485 Coulomb/mol. Från strålar i stormar representerar en idé om mängden elektricitet en f kan extraheras.

Coulomb (c) definieras som mängden belastning som passerar genom en given punkt för en förare, när 1 ampere elektrisk strömintensitet flyter med en sekund. Dessutom motsvarar en aktuell ampere en coulomb per sekund (c/s).

När det finns ett flöde på 6 022 · 10²³ Elektroner (Avogadro -numret) kan du beräkna mängden elektrisk laddning som den motsvarar. 

Att känna till bördan för en enskild elektron (1 602 · 10^-19 Coulomb) multipliceras med Na, avogadro -nummer (f = n · e^-). Resultatet är, som definierats i början, 96.485 3365 c/mol e^-, vanligtvis avrundat vid 96.500C/mol.

Experimentella aspekter av Faraday -konstant

Du kan känna till antalet mol elektroner som produceras eller konsumeras i en elektrod, vilket bestämmer mängden ett element som deponeras i katoden eller i anoden under elektrolys.

Faradays konstant värde erhölls genom att bära mängden silver deponerad i elektrolys av en viss elektrisk ström. Katoden vägde före och efter elektrolys.

Om elementets atomvikt är känd kan antalet mol av metallen avsatt i elektroden beräknas.

Eftersom förhållandet mellan antalet mol av en metall som deponeras i katoden under elektrolys, och antalet elektroner som överförs i processen är känt, är ett samband mellan den levererade elektriska belastningen och antalet fastställts av mol av mullvad överförda elektroner.

Det ovannämnda förhållandet ger ett konstant värde (96.485). Därefter kallades detta värde, för att hedra den engelska forskaren Michael Faraday, Faraday Constant.

Förhållandet mellan elen av elektroner och Faradays konstant

Följande exempel illustrerar förhållandet mellan molen med överförda elektroner och Faradays konstant.

- Då en⁺ I vattenlösning vinner den en elektron i katoden och avsatt 1 mol metallisk Na, konsumerar 1 mol elektroner som motsvarar en belastning på 96.500 Coulomb (1 f).

- Mg²⁺ I vattenlösning vinner den två elektroner i katoden och avsatt 1 mol metall mg, konsumerar 2 mol elektroner som motsvarar en 2 × 96 belastning.500 Coulomb (2 f).

- AL³⁺ I vattenlösning vinner den tre elektroner i katoden och avsatt 1 mol av det metalliska, konsumerar 3 mol elektroner som motsvarar en belastning på 3 × 96.500 Coulomb (3 f).

Numeriskt exempel på elektrolys

Beräkna kopparmassan (Cu) som deponeras i katoden under en elektrolysprocess, med en strömintensitet av 2,5 ampere (C/S eller A) ansöker i 50 minuter. Det nuvarande cirkulerar genom en kopparlösning (ii). Atomvikten Cu = 63,5 g/mol.

Ekvationen för reduktion av kopparjoner (ii) till metallisk koppar är som följer:

Cu²⁺    +     2 E^-=> Cu

63,5 g Cu (atomvikt) deponeras i katoden för varje 2 mol elektroner motsvarande 2 (9,65 · 10⁴ Coulomb/mol). Det vill säga 2 faraday.

I den första delen bestäms Coulomb -numret som passerar genom den elektrolytiska cellen. 1 ampere motsvarar 1 coulomb/sekund.

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

7,5 x 10³ C

Så för att beräkna kopparmassan avsatt av en elektrisk ström som levererar 7,5 x 10³ C Faradays konstant används:

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

Faraday -lagar för elektrolys

Första lagen

Massan för ett ämne avsatt i en elektrod är direkt proportionell mot mängden el som överförs till elektroden. Detta är ett accepterat uttalande från Faradays första lag, som bland annat existerar, följande:

Mängden av ett ämne som upplever oxidation eller reduktion i varje elektrod är direkt proportionell mot mängden el som passerar genom cellen.

Faradays första lag kan uttryckas matematiskt på följande sätt:

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

M = Massan av ämnet avsatt i elektroden (gram).

Q = elektrisk laddning som gick igenom lösningen i Coulomb.

F = Faraday -konstant.

M = atomvikten för elementet

Z = Valencia Antalet för elementet.

M/z representerar motsvarande vikt.

Andra lag

Den reducerade eller oxiderade mängden av en kemikalie på en elektrod är proportionell mot dess motsvarande vikt.

Faradays andra lag kan skrivas enligt följande:

m = (q/f) x peq

Användning vid uppskattningen av en jones elektrokemiska jämviktspotential

Kunskapen om den elektrokemiska jämviktspotentialen för de olika jonerna är viktig inom elektrofysiologi. Det kan beräknas genom att tillämpa följande formel:

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

Vion = elektrokemisk jämviktspotential

R = gaskonstant, uttryckt som: 8.31 j.mol^-1. K

T = temperatur uttryckt i Kelvin -grader

Ln = naturlig eller neperisk logaritm

Z = Valencia del jon

F = Faraday -konstant

C1 och C2 är koncentrationerna av samma jon. C1 kan till exempel vara koncentrationen av jonen utomlands och C2, dess koncentration inuti cellulären.

Detta är ett exempel på användningen av Faradays konstant och eftersom dess etablering har varit mycket användbar inom många forskningsområden.

Referenser

1. Faraday Constant. Hämtas från.Wikipedia.org
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Kemi (8.ª ed.). Cengage Learning.
3. Giunta c. (2003). Faraday Electochemistry. Web Recovered.Lemoyne.Edu