Faradayove konštantné experimentálne aspekty, napríklad použitia



konštanta Faraday je to kvantitatívna jednotka elektriny, ktorá zodpovedá zisku alebo strate jedného mólu elektrónov na jednu elektródu; a teda vo výške 6,022.1023 elektróny.

Táto konštanta je tiež reprezentovaná písmenom F, nazývaným Faraday. F sa rovná 96,485 coulomb / mol. Z lúčov v búrlivej oblohe sa vyvodí predstava o množstve elektriny, ktorá predstavuje F.

Coulomb (c) je definovaný ako množstvo náboja, ktoré prechádza daným bodom vodiča, keď 1 sekundu prúdi elektrický prúd. Tiež jedna ampéra prúdu sa rovná jednej coulomb za sekundu (C / s).

Ak je prietok 6 022.1023 elektrónov (Avogadrovo číslo), môžete vypočítať množstvo elektrického náboja, ktorému zodpovedá. Ako môže?

Poznať náboj jednotlivých elektrónov (1 602 · 10-19 coulomb) a vynásobte NA, Avogadrovo číslo (F = Na · e-). Výsledkom je, ako je definované na začiatku, 96,485,3365 C / mol-, zaokrúhlené na 96 500 C / mol.

index

  • 1 Experimentálne aspekty Faradayovej konštanty
    • 1.1 Michael Faraday
  • Vzťah medzi elektrónovými mólami a Faradayovou konštantou
  • 3 Numerický príklad elektrolýzy
  • 4 Faradayove zákony pre elektrolýzu
    • 4.1 Prvý zákon
    • 4.2 Druhý zákon
  • 5 Použite pri odhade elektrochemického rovnovážneho potenciálu iónu
  • 6 Referencie

Experimentálne aspekty Faradayovej konštanty

Je možné poznať počet mólov elektrónov, ktoré sú produkované alebo spotrebované v elektróde, určením množstva prvku, ktorý je uložený na katóde alebo v anóde počas elektrolýzy..

Hodnota Faradayovej konštanty sa získala vážením množstva striebra uloženého pri elektrolýze určitým elektrickým prúdom; váženie katódy pred a po elektrolýze. Okrem toho, ak je známa atómová hmotnosť prvku, môže sa vypočítať počet mólov kovu uloženého na elektróde..

Ako je známe, vzťah medzi počtom mólov kovu, ktorý je uložený na katóde počas elektrolýzy, a počtom elektrónov, ktoré sú prenášané v procese, môže byť stanovený vzťah medzi dodávaným elektrickým nábojom a číslom. mólov prenesených elektrónov.

Uvedený pomer dáva konštantnú hodnotu (96,485). Následne bola táto hodnota na počesť anglického výskumníka pomenovaná konštantou Faraday.

Michael Faraday

Michael Faraday, britský výskumník, sa narodil v Newingtone 22. septembra 1791. Zomrel v Hampton, 25. augusta 1867, vo veku 75 rokov..

Študoval elektromagnetizmus a elektrochémiu. Jeho objavy zahŕňajú elektromagnetickú indukciu, diamagnetizmus a elektrolýzu.

Vzťah medzi elektrónovými mólami a Faradayovou konštantou

Tri nižšie uvedené príklady ilustrujú vzťah medzi elektrónmi prenesených elektrónov a Faradayovou konštantou.

Na+ vo vodnom roztoku získava elektrón v katóde a 1 mol kovového Na sa uloží, pričom spotrebuje 1 mol elektrónov, čo zodpovedá zaťaženiu 96 500 coulomb (1 F).

Mg2+ vo vodnom roztoku získava dva elektróny v katóde a 1 mol kovového Mg sa ukladá, pričom spotrebuje 2 móly elektrónov, čo zodpovedá zaťaženiu 2 × 96 500 coulomb (2 F).

Al3+ vo vodnom roztoku získava tri elektróny v katóde a 1 mol kovového Al je uložený, pričom spotrebuje 3 móly elektrónov, čo zodpovedá náboju 3 × 96,500 coulomb (3 F).

Numerický príklad elektrolýzy

Vypočítajte hmotnosť medi (Cu), ktorá je uložená na katóde počas procesu elektrolýzy, pričom intenzita prúdu je 2,5 ampéra (C / s alebo A) aplikovaná po dobu 50 minút. Prúd prúdi cez roztok medi (II). Cu atómová hmotnosť = 63,5 g / mol.

Rovnica pre redukciu iónov medi na kovovú meď je nasledovná: \ t

Cu2+    +     2 e-=> Cu

Na katóde sa nanesie 63,5 g Cu (atómová hmotnosť) na každé 2 moly elektrónov ekvivalentných 2 (9,65 · 10).4 coulomb / mol). To je, 2 Faraday.

V prvej časti sa stanoví počet coulombov prechádzajúcich cez elektrolytický článok. 1 ampér sa rovná 1 coulomb / sekundu.

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

7,5 x 103 C

Potom vypočítajte hmotnosť medi uloženú elektrickým prúdom, ktorý dodáva 7,5 x 103  Používa sa Faradayova konštanta:

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

Faradayove zákony pre elektrolýzu

Prvý zákon

Hmotnosť látky uloženej na elektróde je priamo úmerná množstvu elektriny prenesenej na elektródu. Toto je akceptované vyhlásenie prvého zákona Faradayovho existujúceho, medzi inými vyhláseniami:

Množstvo látky, ktorá podlieha oxidácii alebo redukcii pri každej elektróde, je priamo úmerné množstvu elektriny, ktorá prechádza bunkou..

Prvý Faradayov zákon môže byť vyjadrený matematicky nasledujúcim spôsobom:

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

m = hmotnosť látky uloženej na elektróde (gramy).

Q = elektrický náboj, ktorý prešiel cez roztok v coulomb.

F = Faradayova konštanta.

M = atómová hmotnosť prvku

Z = valenčné číslo prvku.

M / z predstavuje ekvivalentnú hmotnosť.

Druhý zákon

Redukované alebo oxidované množstvo chemikálie na elektróde je úmerné jej ekvivalentnej hmotnosti.

Druhý zákon Faraday môže byť napísaný takto:

m = (Q / F) x PEq

Používa sa pri odhade elektrochemického rovnovážneho potenciálu iónu

V elektrofyziológii je dôležitá znalosť elektrochemického rovnovážneho potenciálu rôznych iónov. Môže sa vypočítať podľa tohto vzorca:

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

Vion = elektrochemický rovnovážny potenciál iónu

R = konštanta plynu, vyjadrená ako: 8,31 J.mol-1. K

T = teplota vyjadrená v stupňoch Kelvina

Ln = prirodzený alebo neperiánový logaritmus

z = iónová valencia

F = Faradayova konštanta

C1 a C2 sú koncentrácie rovnakého iónu. Cl môže byť napríklad koncentrácia iónu vo vonkajšom priestore bunky a C2, jeho koncentrácia v interiéri bunky.

Toto je príklad použitia Faradayovej konštanty a toho, ako bolo jej zriadenie veľmi užitočné v mnohých oblastiach výskumu a poznatkov.

referencie

  1. Wikipedia. (2018). Faradayova konštanta. Zdroj: en.wikipedia.org
  2. Prax Veda. (27. marec 2013). Elektrolýza Faraday. Obnovené zo stránky: practicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Príručka fyziológie a biofyziky. 2da Vydanie. Editorial Clemente Editores C.A.
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie.
  5. Giunta C. (2003). Faradayova elektrochémia. Zdroj: web.lemoyne.edu