Faradayovi konstantni eksperimentalni vidiki, primer, uporaba



The konstanto Faradaya gre za količinsko enoto električne energije, ki ustreza dobičku ali izgubi enega mol elektronov na eno elektrodo; in zato v višini 6.022.1023 elektronov.

To konstanto predstavlja tudi črka F, imenovana Faraday. F je 96.485 klonov / mol. Iz žarkov v burnem nebu je izločena ideja o količini električne energije, ki predstavlja F.

Kulon (c) je opredeljen kot količina naboja, ki prehaja skozi dano točko vodnika, ko teče 1 amper toka električnega toka za sekundo. Tudi en amper toka je en kupon na sekundo (C / s).

Če je tok 6.022 · 1023 elektronov (Avogadrovo število), lahko izračunamo količino električnega naboja, ki mu ustreza. Kako lahko?

Poznavanje naboja posameznega elektrona (1,602 · 10. \ T-19 in ga pomnožimo z NA, Avogadrovim številom (F = Na · e-). Rezultat je, kot je definirano na začetku, 96.485.3365 C / mol e-, zaokroženo navadno na 96,500C / mol.

Indeks

  • 1 Eksperimentalni vidiki Faradejeve konstante
    • 1.1 Michael Faraday
  • 2 Odnos med moli elektrona in Faradayovo konstanto
  • 3 Numerični primer elektrolize
  • 4 Faradayevi zakoni za elektrolizo
    • 4.1 Prvi zakon
    • 4.2 Drugi zakon
  • 5 Uporabite pri ocenjevanju elektrokemičnega ravnotežnega potenciala iona
  • 6 Reference

Eksperimentalni vidiki Faradejeve konstante

Možno je poznati število molov elektronov, ki so proizvedeni ali porabljeni v elektrodi, z določitvijo količine elementa, ki se odlaga v katodi ali anodi med elektrolizo.

Vrednost Faradayove konstante je bila dobljena s tehtanjem količine srebra, nanesenega pri elektrolizi, z določenim električnim tokom; tehtanje katode pred in po elektrolizi. Poleg tega, če je poznana atomska teža elementa, je mogoče izračunati število molov kovine, nanesene na elektrodo..

Kot je znano razmerje med številom molov kovine, ki se odlaga v katodi med elektrolizo, in številom elektronov, ki se prenašajo v procesu, se lahko določi razmerje med električnim nabojem in številom. molov prenesenih elektronov.

Navedeno razmerje daje konstantno vrednost (96,485). Nato je bila ta vrednost v čast angleškega raziskovalca imenovana konstantna Faradayova.

Michael Faraday

Britanski raziskovalec Michael Faraday se je rodil v Newingtonu, 22. septembra 1791. Umrl je v Hamptonu 25. avgusta 1867 v starosti 75 let..

Študiral je elektromagnetizem in elektrokemijo. Njegova odkritja vključujejo elektromagnetno indukcijo, diamagnetizem in elektrolizo.

Razmerje med elektronskimi moli in Faradayovo konstanto

Spodaj prikazani trije primeri prikazujejo odnos med elektroni prenesenih elektronov in Faradayovo konstanto.

Na+ v vodni raztopini dobimo elektron v katodi in odložimo 1 mol kovinskega Na, ki porabi 1 mol elektronov, kar ustreza obremenitvi 96.500 kulonov (1 F).

Mg2+ v vodni raztopini dobiva dva elektrona v katodi in 1 mol kovinskega Mg, ki porabi 2 mola elektronov, kar ustreza obremenitvi 2 × 96.500 kulonov (2 F).

Al3+ v vodni raztopini pridobi trije elektroni v katodi in 1 mol kovinskega Al, ki porabi 3 mole elektronov, kar ustreza naboru 3 × 96.500 kulonov (3 F)..

Numerični primer elektrolize

Izračunajte maso bakra (Cu), ki se odlaga v katodi med postopkom elektrolize, pri čemer je intenzivnost toka 2,5 ampera (C / s ali A) uporabljena 50 minut. Tok kroži skozi bakreno (II) raztopino. Cu atomska masa = 63,5 g / mol.

Enačba za redukcijo bakrovih (II) ionov na kovinski baker je naslednja:

Cu2+    +     2 e-=> Cu

Na katodi se nanese 63,5 g Cu (atomska teža) za vsakih 2 molov elektronov, ki so enakovredna 2 (9,65 · 10).4 klonov / mol). To je 2 Faraday.

V prvem delu določimo število klonov, ki prehajajo skozi elektrolitsko celico. 1 amper ustreza 1 kubu / sekundo.

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

7,5 x 103 C

Nato izračunamo maso bakra, ki ga oddaja električni tok, ki zagotavlja 7,5 x 103  Uporabljena je 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 elektrolizo

Prvi zakon

Masa snovi, odložene na elektrodo, je neposredno sorazmerna s količino električne energije, prenesene na elektrodo. To je sprejeta izjava prvega zakona Faradaya, ki med drugimi trditvami obstaja:

Količina snovi, ki je podvržena oksidaciji ali redukciji na vsaki elektrodi, je neposredno sorazmerna količini električne energije, ki prehaja skozi celico.

Prvi zakon Faradaya se lahko izrazi matematično na naslednji način:

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

m = masa snovi, odložene na elektrodo (v gramih).

Q = električni naboj, ki je šel skozi raztopino v kulonu.

F = Faradayova konstanta.

M = atomska masa elementa

Z = valenčna številka elementa.

M / z predstavlja ekvivalentno težo.

Drugi zakon

Zmanjšana ali oksidirana količina kemikalije na elektrodi je sorazmerna z njeno ekvivalentno težo.

Drugi zakon Faradaya se lahko napiše tako:

m = (Q / F) x PEq

Uporaba pri ocenjevanju elektrokemičnega ravnotežnega potenciala iona

Poznavanje elektrokemičnega ravnotežnega potenciala različnih ionov je pomembno pri elektrofiziologiji. Lahko se izračuna z uporabo naslednje formule:

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

Vion = elektrokemijski ravnotežni potencial iona

R = plinska konstanta, izražena kot: 8,31 J.mol-1. K

T = temperatura, izražena v Kelvinih

Ln = naravni ali neperijski logaritem

z = ionska valenca

F = Faradayova konstanta

C1 in C2 sta koncentraciji istega iona. C1 je lahko na primer koncentracija iona v zunanji celici in C2, njegova koncentracija v notranjosti celice.

To je primer uporabe Faradayove konstante in kako je bila njena ustanovitev zelo uporabna na številnih področjih raziskav in znanja.

Reference

  1. Wikipedija. (2018). Faradayjeva konstanta. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  2. Praktična znanost. (27. marec 2013). Elektrolizo Faradaya. Izterjano iz: practicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Priročnik za fiziologijo in biofiziko. 2da Edition Uredništvo Clemente Editores C.A.
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
  5. Giunta C. (2003). Faradayova elektrokemija. Vzpostavljeno iz: web.lemoyne.edu