De Faraday är konstant Det är en kvantitativ enhet av elektricitet som motsvarar en elektrods förstärkning eller förlust av en mol elektron. och därför i en takt av 6,022 · 102. 3 elektroner.
Denna konstant representeras också av bokstaven F, kallad Faraday. En F är lika med 96,485 coulomb / mol. Från blixtarna i stormiga himmel får du en uppfattning om mängden el som en F representerar.
Coulomb (c) definieras som mängden laddning som passerar genom en given punkt på en ledare, när 1 ampere elektrisk ström flyter i en sekund. Likaså är en ampere ström lika med en coulomb per sekund (C / s).
När det finns ett flöde på 6022 102. 3 elektroner (Avogadros nummer) kan du beräkna mängden elektrisk laddning som den motsvarar. Hur?
Att känna till laddningen för en enskild elektron (1 602 · 10-19 och multiplicera den med NA, Avogadros nummer (F = Na-). Resultatet är, som definierat i början, 96,485,3365 C / mol e-, vanligtvis avrundat till 96 500 C / mol.
Artikelindex
Antalet mol elektroner som produceras eller konsumeras i en elektrod kan vara känt genom att bestämma mängden av ett element som deponeras på katoden eller anoden under elektrolys..
Värdet av Faradays konstant erhölls genom vägning av mängden silver som deponerats i elektrolysen med en viss elektrisk ström; vägning av katoden före och efter elektrolys. Dessutom, om grundviktens atomvikt är känd, kan antalet mol av metallen avsatt på elektroden beräknas.
Eftersom förhållandet mellan antalet mol av en metall som avsätts på katoden under elektrolys och antalet mol elektroner som överförs i processen är känt, kan ett samband fastställas mellan den tillförda elektriska laddningen och antalet mol överförda elektroner.
Den angivna relationen ger ett konstant värde (96,485). Senare fick detta värde namnet, till ära för den engelska forskaren, Faradays konstant.
Michael Faraday, en brittisk forskare, föddes i Newington den 22 september 1791. Han dog i Hampton den 25 augusti 1867 vid 75 års ålder..
Han studerade elektromagnetism och elektrokemi. Hans upptäckter inkluderar elektromagnetisk induktion, diamagnetism och elektrolys..
De tre exemplen som visas nedan illustrerar förhållandet mellan mol överförda elektroner och Faradays konstant..
Då en+ i vattenlösning, en elektronförstärkning vid katoden och 1 mol metallisk Na deponeras, konsumerar 1 mol elektroner motsvarande en laddning av 96.500 coulomb (1 F).
Mgtvå+ i vattenlösning erhålls två elektroner vid katoden och 1 mol metalliskt Mg avsätts, vilket förbrukar 2 mol elektroner motsvarande en laddning av 2 × 96.500 coulomb (2 F).
Al3+ I vattenhaltig lösning får den tre elektroner vid katoden och 1 mol metalliskt Al avsätts och förbrukar 3 mol elektroner motsvarande en laddning av 3 × 96.500 coulomb (3 F).
Beräkna massan av koppar (Cu) som deponeras på katoden under en elektrolysprocess, med en strömintensitet på 2,5 ampere (C / s eller A) applicerad i 50 minuter. Strömmen flyter genom en lösning av koppar (II). Atomvikt Cu = 63,5 g / mol.
Ekvationen för reduktion av koppar (II) joner till metallisk koppar är som följer:
Cutvå+ + 2 e-=> Cu
63,5 g Cu (atomvikt) deponeras på katoden för varje 2 mol elektroner som motsvarar 2 (9,65-104 coulomb / mol). Det vill säga 2 Faraday.
I den första delen bestäms antalet coulomb som passerar genom den elektrolytiska cellen. 1 ampere är lika med 1 coulomb / sekund.
C = 50 min x 60 s / min x 2,5 C / s
7,5 x 103 C
För att beräkna från massan av koppar som deponerats av en elektrisk ström som levererar 7,5 x 103 C används Faradays konstant:
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
Massan av ett ämne som deponeras på en elektrod är direkt proportionell mot mängden el som överförs till elektroden. Detta är ett accepterat uttalande av Faradays första lag, som bland annat finns följande:
Mängden av ett ämne som genomgår oxidation eller minskning vid varje elektrod är direkt proportionell mot mängden elektricitet som passerar genom cellen..
Faradays första lag kan uttryckas matematiskt enligt följande:
m = (Q / F) x (M / z)
m = massan av ämnet avsatt på elektroden (gram).
Q = elektrisk laddning som passerade genom lösningen i coulombs.
F = Faradays konstant.
M = elementets atomvikt
Z = elementets valensnummer.
M / z representerar ekvivalentvikten.
Den reducerade eller oxiderade mängden av en kemikalie på en elektrod är proportionell mot dess ekvivalenta vikt.
Faradays andra lag kan skrivas enligt följande:
m = (Q / F) x PEq
Kunskapen om den elektrokemiska jämviktspotentialen hos de olika jonerna är viktig i elektrofysiologin. Det kan beräknas med följande formel:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = elektrokemisk jämviktspotential för en jon
R = gaskonstant, uttryckt som: 8,31 J.mol-1. K
T = temperatur uttryckt i grader Kelvin
Ln = naturlig eller naturlig logaritm
z = jonens valens
F = Faradays konstant
C1 och C2 är koncentrationerna av samma jon. C1 kan till exempel vara koncentrationen av jonen utanför cellen och C2, dess koncentration inuti cellen..
Detta är ett exempel på användningen av Faraday-konstanten och hur dess etablering har varit till stor nytta inom många forsknings- och kunskapsområden..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.