Экспериментальные аспекты постоянной Фарадея, например, использует



постоянная Фарадея это количественная единица электричества, которая соответствует выигрышу или потере одного моля электронов на один электрод; и, следовательно, в размере 6,022 · 1023 электроны.

Эта константа также представлена ​​буквой F, называемой Фарадеем. F равняется 96 485 кулонов / моль. Из лучей в бурном небе извлекается представление о количестве электричества, которое представляет собой F.

Кулон (с) определяется как величина заряда, который проходит через заданную точку проводника, когда ток в течение одного тока тока составляет 1 ампер. Кроме того, один ток тока равен одному кулону в секунду (к / с).

Когда есть поток 6,022 · 1023 электроны (число Авогадро), вы можете рассчитать количество электрического заряда, которому он соответствует. Как можно?

Зная заряд отдельного электрона (1 602 · 10-19 кулона) и умножьте его на NA, число Авогадро (F = Na · e-). В результате, как определено в начале, 96 485 33500 С / моль е-, обычно округляется до 96 500 ° С / моль.

индекс

  • 1 Экспериментальные аспекты постоянной Фарадея
    • 1.1 Майкл Фарадей
  • 2 Связь между молями электрона и постоянной Фарадея
  • 3 Числовой пример электролиза
  • 4 закона Фарадея для электролиза
    • 4.1 Первый Закон
    • 4.2 Второй закон
  • 5 Использование при оценке потенциала электрохимического равновесия иона
  • 6 Ссылки

Экспериментальные аспекты постоянной Фарадея

Можно узнать количество молей электронов, которые производятся или потребляются в электроде, путем определения количества элемента, который осаждается в катоде или в аноде во время электролиза..

Значение постоянной Фарадея было получено путем взвешивания количества серебра, осажденного при электролизе, с помощью определенного электрического тока; взвешивание катода до и после электролиза. Кроме того, если известен атомный вес элемента, можно рассчитать число молей металла, нанесенного на электрод..

Как известно, соотношение между числом молей металла, который осаждается в катоде во время электролиза, и числом электронов, которые переносятся в процессе, может быть установлена ​​связь между подаваемым электрическим зарядом и количеством. молей перенесенных электронов.

Указанное соотношение дает постоянное значение (96 485). Впоследствии это значение было названо в честь английского исследователя константой Фарадея..

Майкл Фарадей

Майкл Фарадей, британский исследователь, родился в Ньюингтоне 22 сентября 1791 года. Он умер в Хэмптоне 25 августа 1867 года в возрасте 75 лет..

Он изучал электромагнетизм и электрохимию. Его открытия включают электромагнитную индукцию, диамагнетизм и электролиз.

Связь между молями электрона и постоянной Фарадея

Три примера, показанные ниже, иллюстрируют взаимосвязь между электронами перенесенных электронов и постоянной Фарадея..

На+ в водном растворе приобретает электрон в катоде и осаждается 1 моль металлического Na, потребляя 1 моль электронов, соответствующих нагрузке 96 500 кулонов (1 F).

Mg2+ в водном растворе он получает два электрона на катоде и осаждается 1 моль металлического Mg, потребляя 2 моля электронов, соответствующих нагрузке 2 × 96 500 кулонов (2 F).

Аль3+ в водном растворе он получает три электрона на катоде и осаждается 1 моль металлического Al, потребляя 3 моль электронов, соответствующих заряду 3 × 96 500 кулонов (3 F).

Численный пример электролиза

Рассчитайте массу меди (Cu), которая осаждается на катоде в процессе электролиза, при этом сила тока составляет 2,5 А (с / с или А), подаваемой на 50 минут. Ток циркулирует через раствор меди (II). Атомная масса Cu = 63,5 г / моль.

Уравнение восстановления ионов меди (II) до металлической меди выглядит следующим образом:

Cu2+    +     2 е-=> Cu

63,5 г Cu (атомный вес) откладывается на катоде на каждые 2 моля электронов, эквивалентных 2 (9,65 · 10)4 кулон / моль). То есть 2 Фарадея.

В первой части определяется количество кулонов, проходящих через электролизер. 1 ампер равняется 1 кулону / секунду.

С = 50 мин х 60 с / мин х 2,5 С / с

7,5 х 103 С

Затем для расчета массы меди осаждается электрический ток, который подает 7,5 х 10.3  C постоянная Фарадея используется:

г Cu = 7,5 · 103C x 1 моль е-/ 9,65 · 104 C x 63,5 г Cu / 2 моль э-

2,47 г меди

Законы Фарадея для электролиза

Первый Закон

Масса вещества, нанесенного на электрод, прямо пропорциональна количеству электричества, передаваемого на электрод. Это общепринятая формулировка первого закона Фарадея, в которой, среди прочего, существует следующее:

Количество вещества, которое подвергается окислению или восстановлению на каждом электроде, прямо пропорционально количеству электричества, которое проходит через элемент.

Первый закон Фарадея можно математически выразить следующим образом:

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

m = масса вещества, осажденного на электроде (граммы).

Q = электрический заряд, прошедший через раствор в кулоне.

F = постоянная Фарадея.

М = атомный вес элемента

Z = элемент валентности.

M / z представляет эквивалентный вес.

Второй Закон

Уменьшенное или окисленное количество химического вещества на электроде пропорционально его эквивалентной массе.

Второй закон Фарадея можно записать следующим образом:

m = (Q / F) x PEq

Использование в оценке электрохимического равновесного потенциала иона

Знание электрохимического равновесного потенциала различных ионов важно в электрофизиологии. Это можно рассчитать, применяя следующую формулу:

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

Vion = электрохимический равновесный потенциал иона

R = газовая постоянная, выраженная как: 8,31 Дж.моль-1. К

Т = температура, выраженная в градусах Кельвина

Ln = натуральный или неперианский логарифм

z = ионная валентность

F = постоянная Фарадея

С1 и С2 - концентрации одного и того же иона. С1 может представлять собой, например, концентрацию иона во внешней части ячейки, а С2 - его концентрацию во внутренней части ячейки..

Это пример использования постоянной Фарадея и того, как ее установление было очень полезным во многих областях исследований и знаний..

ссылки

  1. Wikipedia. (2018). Постоянная Фарадея Получено с: en.wikipedia.org
  2. Практика Наука. (27 марта 2013 г.) Электролиз Фарадея. Восстановленный от: Practicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Руководство по физиологии и биофизике. 2да Выпуск. Редакция Clemente Editores C.A.
  4. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning.
  5. Giunta C. (2003). Фарадеевская электрохимия. Получено с: web.lemoyne.edu