Faradayovy konstantní experimentální aspekty, například použití



konstanta Faradayova je to kvantitativní jednotka elektřiny, která odpovídá zisku nebo ztrátě jednoho molu elektronů na jednu elektrodu; a tedy rychlostí 6,022 · 1023 elektrony.

Tato konstanta je také reprezentována dopisem F, nazvaný Faraday. F se rovná 96,485 coulomb / mol. Od paprsků v bouřlivých oblohách je extrahována představa o množství elektřiny, která představuje F.

Coulomb (c) je definován jako množství náboje, které prochází daným bodem vodiče, když 1 ampér proudu elektrického proudu protéká na sekundu. Také jedna ampéra proudu se rovná jedné coulomb za sekundu (C / s).

Při průtoku 6,022 · 1023 elektrony (Avogadroovo číslo), můžete spočítat množství elektrického náboje, kterému odpovídá. Jak může?

Znalost náboje jednotlivého elektronu (1,602 · 10-19 coulomb) a vynásobte ji NA, Avogadrovým číslem (F = Na · e-). Výsledkem je, jak je definováno na začátku, 96,485,3365 C / mol e-, zaokrouhleno na 96 500 C / mol.

Index

  • 1 Experimentální aspekty Faradayovy konstanty
    • 1.1 Michael Faraday
  • Vztah mezi elektronovými moly a Faradayovou konstantou
  • 3 Numerický příklad elektrolýzy
  • 4 Faradayovy zákony pro elektrolýzu
    • 4.1 První zákon
    • 4.2 Druhý zákon
  • 5 Použití při odhadu elektrochemického rovnovážného potenciálu iontu
  • 6 Odkazy

Experimentální aspekty Faradayovy konstanty

Je možné znát počet molů elektronů, které jsou produkovány nebo spotřebovávány v elektrodě, určením množství prvku, který je uložen na katodě nebo v anodě během elektrolýzy..

Hodnota Faradayovy konstanty byla získána zvážením množství stříbra uloženého v elektrolýze určitým elektrickým proudem; vážení katody před a po elektrolýze. Kromě toho, pokud je známa atomová hmotnost prvku, lze vypočítat počet molů kovu uloženého na elektrodě..

Jak je známo, vztah mezi počtem molů kovu, který je uložen v katodě během elektrolýzy, a počtem elektronů, které jsou přenášeny v procesu, může být stanoven vztah mezi dodávaným elektrickým nábojem a číslem. molů přenesených elektronů.

Uvedený poměr dává konstantní hodnotu (96,485). Následně byla tato hodnota pojmenována na počest anglického výzkumníka konstantou Faraday.

Michael Faraday

Michael Faraday, britský výzkumník, se narodil v Newingtonu dne 22. září 1791. Zemřel v Hampton, 25. srpna 1867, ve věku 75 let..

Studoval elektromagnetismus a elektrochemii. Jeho objevy zahrnují elektromagnetickou indukci, diamagnetismus a elektrolýzu.

Vztah mezi elektronovými moly a Faradayovou konstantou

Následující tři příklady ilustrují vztah mezi elektrony přenesených elektronů a Faradayovou konstantou.

Na+ ve vodném roztoku získává elektron v katodě a 1 mol kovového Na je uložen, přičemž spotřebuje 1 mol elektronů odpovídající zátěži 96 500 coulomb (1 F).

Mg2+ ve vodném roztoku získává v katodě dva elektrony a 1 mol kovového Mg je uložen, přičemž spotřebuje 2 moly elektronů odpovídající zátěži 2 × 96,500 coulomb (2 F).

Al3+ ve vodném roztoku získává v katodě tři elektrony a 1 mol kovového Al je uložen, přičemž spotřebuje 3 moly elektronů odpovídající náboji 3 × 96 500 coulomb (3 F).

Číselný příklad elektrolýzy

Vypočítejte hmotnost mědi (Cu), která je uložena v katodě během procesu elektrolýzy, s intenzitou proudu 2,5 ampéru (C / s nebo A) aplikovaného po dobu 50 minut. Proud cirkuluje přes roztok mědi (II). Cu atomová hmotnost = 63,5 g / mol.

Rovnice pro redukci měďnatých iontů na kovovou měď je následující: \ t

Cu2+    +     2 e. Obr-=> Cu

63,5 g Cu (atomová hmotnost) se ukládá na katodu pro každé 2 moly elektronů ekvivalentních 2 (9,65 · 10)4 coulomb / mol). To je, 2 Faraday.

V první části je určen počet coulombů procházejících elektrolytickým článkem. 1 ampér se rovná 1 coulomb / sekundu.

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

7,5 x 103 C

Potom se vypočte hmotnost mědi uloženého elektrickým proudem, který dodává 7,5 x 103  Používá se Faradayova konstanta:

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

Faradayovy zákony pro elektrolýzu

První zákon

Hmotnost látky uložené na elektrodě je přímo úměrná množství elektřiny přenesené na elektrodu. Toto je přijaté prohlášení prvního zákona Faraday, existující, mezi jinými prohlášeními, následující: \ t

Množství látky, které podléhá oxidaci nebo redukci na každé elektrodě, je přímo úměrné množství elektřiny, která prochází buňkou..

První zákon Faradaye lze vyjádřit matematicky následujícím způsobem:

m = (Q / F) x (M / z)

m = hmotnost látky nanesené na elektrodě (gramy).

Q = elektrický náboj, který prošel roztokem v coulombu.

F = Faradayova konstanta.

M = atomová hmotnost prvku

Z = valenční číslo prvku.

M / z představuje ekvivalentní hmotnost.

Druhý zákon

Redukované nebo oxidované množství chemické látky na elektrodě je úměrné její ekvivalentní hmotnosti.

Druhé právo Faraday může být psáno následovně: \ t

m = (Q / F) x PEq

Použití při odhadu elektrochemického rovnovážného potenciálu iontu

Znalost elektrochemického rovnovážného potenciálu různých iontů je důležitá v elektrofyziologii. Lze ji vypočítat pomocí následujícího vzorce:

Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)

Vion = elektrochemický rovnovážný potenciál iontu

R = konstanta plynu, vyjádřená jako: 8,31 J. mol-1. K

T = teplota vyjádřená v Kelvinových stupních

Ln = přirozený nebo neperian logaritmus

z = valence iontů

F = Faradayova konstanta

Cl a C2 jsou koncentrace stejného iontu. Cl může být například koncentrace iontu v exteriéru buňky a C2, jeho koncentrace v interiéru buňky.

Toto je příklad použití Faradayovy konstanty a jak jeho založení bylo velmi užitečné v mnoha oblastech výzkumu a znalostí.

Odkazy

  1. Wikipedia. (2018). Faradayova konstanta. Zdroj: en.wikipedia.org
  2. Praxe vědy. (27. března 2013). Elektrolýza Faradaye. Obnoveno z: practicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Příručka fyziologie a biofyziky. 2da Vydání Editorial Clemente Editores C.A.
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8. vydání). CENGAGE Učení.
  5. Giunta C. (2003). Faradayova elektrochemie. Zdroj: web.lemoyne.edu