Faradayevi konstantni eksperimentalni aspekti, primjer, koristi



konstantom Faradaya to je kvantitativna jedinica električne energije koja odgovara dobitku ili gubitku jednog mola elektrona po jednoj elektrodi; i stoga, po stopi od 6,022 · 1023 elektroni.

Ova konstanta je također predstavljena slovom F, nazvanom Faraday. F je jednak 96,485 kulona / mol. Iz zraka u olujnom nebu izvlači se ideja o količini električne energije koja predstavlja F.

Kulon (c) se definira kao količina naboja koja prolazi kroz određenu točku vodiča, kada struja struje struje za 1 sekundi teče 1 amper. Također, jedan amper struje jednak je jednom kulonu po sekundi (C / s).

Kada postoji protok od 6,022 · 1023 elektrona (Avogadrov broj), možete izračunati količinu električnog naboja na koji odgovara. Kako mogu?

Poznavanje naboja pojedinog elektrona (1,602 · 10-19 i množite ga s NA, Avogadrovim brojem (F = Na · e-). Rezultat je, kao što je definirano na početku, 96,485,3365 C / mol e-, zaokruženo obično na 96,500C / mol.

indeks

  • 1 Eksperimentalni aspekti Faradayeve konstante
    • 1.1 Michael Faraday
  • 2 Odnos između molova elektrona i Faradayeve konstante
  • 3 Numerički primjer elektrolize
  • 4 Faradayevi zakoni za elektrolizu
    • 4.1 Prvi zakon
    • 4.2 Drugi zakon
  • 5 Koristiti u procjeni elektrokemijskog ravnotežnog potencijala iona
  • 6 Reference

Eksperimentalni aspekti Faradayeve konstante

Moguće je znati broj molova elektrona koji se proizvode ili troše u elektrodi, određivanjem količine elementa koji se taloži u katodi ili u anodi tijekom elektrolize.

Vrijednost Faradayeve konstante dobivena je vaganjem količine srebra koji se taloži u elektrolizi određenom električnom strujom; vaganje katode prije i nakon elektrolize. Dodatno, ako je poznata atomska težina elementa, može se izračunati broj molova metala koji se taloži na elektrodi..

Kao što je poznato, odnos između broja molova metala koji se taloži u katodi tijekom elektrolize i broja elektrona koji se prenose u procesu, može se utvrditi odnos između električnog naboja i broja. molova prenesenih elektrona.

Navedeni omjer daje konstantnu vrijednost (96,485). Nakon toga, ova vrijednost je nazvana, u čast engleskog istraživača, konstanti Faradaya.

Michael Faraday

Britanski istraživač Michael Faraday rođen je u Newingtonu 22. rujna 1791. godine. Umro je u Hamptonu 25. kolovoza 1867. u dobi od 75 godina..

Studirao je elektromagnetizam i elektrokemiju. Njegova otkrića uključuju elektromagnetsku indukciju, diamagnetizam i elektrolizu.

Odnos između molova elektrona i Faradayeve konstante

Tri primjera prikazana ispod ilustriraju odnos između elektrona prenesenih elektrona i Faradayeve konstante.

Na+ u vodenoj otopini dobiva elektron u katodi i 1 mol metalnog Na se taloži, trošeći 1 mol elektrona koji odgovara opterećenju od 96.500 kulona (1 F).

Mg2+ u vodenoj otopini dobiva dva elektrona u katodi i 1 mol metalnog Mg se taloži, trošeći 2 mola elektrona koji odgovaraju opterećenju od 2 × 96,500 kulona (2 F)..

Al3+ u vodenoj otopini, dobiva tri elektrona u katodi i 1 mol metalnog Al se taloži, trošeći 3 mola elektrona koji odgovaraju naboju 3 × 96,500 kulona (3 F).

Numerički primjer elektrolize

Izračunajte masu bakra (Cu) koji se taloži u katodi tijekom procesa elektrolize, s intenzitetom struje od 2,5 ampera (C / s ili A) koji se primjenjuje tijekom 50 minuta. Struja cirkulira kroz otopinu bakra (II). Cu atomska masa = 63,5 g / mol.

Jednadžba za redukciju bakarnih (II) iona u metalni bakar je kako slijedi:

Cu2+    +     2 e-=> Cu

Na katodi se nanosi 63,5 g Cu (atomska masa) za svakih 2 mola elektrona ekvivalentnih 2 (9,65 · 10)4 kulon / mol). To jest, 2 Faraday.

U prvom dijelu određuje se broj kuglica koji prolaze kroz elektrolitičku ćeliju. 1 amper jednak je 1 kubu / sekundi.

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

7,5 x 103 C

Zatim se izračuna masa bakra nanesenog električnom strujom koja daje 7,5 x 103  Koristi se C 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

Faradayevi zakoni za elektrolizu

Prvi zakon

Masa tvari koja se nalazi na elektrodi izravno je proporcionalna količini električne energije koja se prenosi na elektrodu. Ovo je prihvaćena izjava prvog zakona Faradaya, koja, između ostalog, postoji:

Količina tvari koja se podvrgne oksidaciji ili redukciji na svakoj elektrodi izravno je proporcionalna količini električne energije koja prolazi kroz ćeliju.

Prvi zakon Faradaya može se izraziti matematički na sljedeći način:

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

m = masa tvari koja se nalazi na elektrodi (grama).

Q = električni naboj koji je prošao kroz otopinu u kulonu.

F = Faradejeva konstanta.

M = atomska masa elementa

Z = broj valentnog elementa.

M / z predstavlja ekvivalentnu težinu.

Drugi zakon

Smanjena ili oksidirana količina kemikalije na elektrodi je proporcionalna njegovoj ekvivalentnoj težini.

Drugi zakon Faradaya može se napisati na sljedeći način:

m = (Q / F) x PEq

Koristi se u procjeni elektrokemijskog ravnotežnog potencijala iona

Poznavanje elektrokemijskog ravnotežnog potencijala različitih iona važno je u elektrofiziologiji. Može se izračunati primjenom sljedeće formule:

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

Vion = elektrokemijski potencijal ravnoteže iona

R = plinska konstanta, izražena kao: 8.31 J.mol-1. K

T = temperatura izražena u Kelvinovim stupnjevima

Ln = prirodni ili neperijanski logaritam

z = ionska valencija

F = Faradejeva konstanta

C1 i C2 su koncentracije istog iona. C1 može biti, na primjer, koncentracija iona u vanjskoj stanici, i C2, njegova koncentracija u unutrašnjosti stanice.

Ovo je primjer uporabe Faradayeve konstante i kako je njezino uspostavljanje bilo vrlo korisno u mnogim područjima istraživanja i znanja.

reference

  1. Wikipedia. (2018.). Faradejeva konstanta. Preuzeto s: en.wikipedia.org
  2. Vježbajte znanost. (27. ožujka 2013.) Elektroliza Faradaya. Oporavio se od: practicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Priručnik za fiziologiju i biofiziku. 2da Izdanje. Uredništvo Clemente Editores C.A..
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Učenje.
  5. Giunta C. (2003). Faradayev elektrokemija. Preuzeto s: web.lemoyne.edu