Faraday konstant

Hva er Faradays konstant?

De Faraday konstant Det er en kvantitativ enhet med strøm som tilsvarer mengden elektrisk ladning i en mol elektroner.

Denne konstanten er også representert med bokstaven F, kalt en faraday. A f tilsvarer 96.485 Coulomb/mol. Fra stråler i stormer, kan en ide om mengden strøm representerer en f trukket ut.

Coulomb (c) er definert som mengden belastning som passerer gjennom et gitt punkt for en sjåfør, når 1 ampere med elektrisk strømintensitet strømmer med et sekund. En nåværende ampere tilsvarer også en Coulomb per sekund (C/S).

Når det er en strøm på 6.022 · 10²³ Elektroner (Avogadro -nummeret), kan du beregne mengden elektrisk ladning som det tilsvarer. 

Å kjenne byrden til et individuelt elektron (1 602 · 10^-19 Coulomb) multipliseres med Na, avogadro -nummer (f = n · e^-). Resultatet er, som definert i begynnelsen, 96.485,3365 C/mol E^-, vanligvis avrundet på 96.500C/mol.

Eksperimentelle aspekter ved Faraday Constant

Du kan kjenne til antall mol elektroner som produseres eller konsumeres i en elektrode, og bestemme mengden av et element som blir avsatt i katoden eller i anoden under elektrolyse.

Faradays konstante verdi ble oppnådd ved å bruke mengden sølv avsatt i elektrolyse med en viss elektrisk strøm. Katoden veide før og etter elektrolyse.

Hvis atomvekten til elementet er kjent, kan antall mol av metallet som er avsatt i elektroden beregnes.

Ettersom forholdet mellom antall mol av et metall som blir avsatt i katoden under elektrolyse, og antall elektroner som overføres i prosessen, er kjent, et forhold mellom den elektriske belastningen som leveres og antallet kan etableres av mol av Overførte elektroner.

Det nevnte forholdet gir en konstant verdi (96.485). Deretter ble denne verdien kalt, til ære for den engelske forskeren Michael Faraday, Faraday Constant.

Forholdet mellom molene med elektroner og Faradays konstante

Følgende eksempler illustrerer forholdet mellom molene med overførte elektroner og Faradays konstante.

- Deretter en⁺ I vandig løsning vinner det et elektron i katoden og avsatt 1 mol metallisk NA, og konsumerer 1 mol elektroner som tilsvarer en belastning på 96.500 Coulomb (1 f).

- MG²⁺ I vandig løsning vinner den to elektroner i katoden og avsatt 1 mol metallisk Mg, og konsumerer 2 mol elektroner som tilsvarer en 2 × 96 belastning.500 Coulomb (2 F).

- Al³⁺ I vandig løsning vinner den tre elektroner i katoden og avsatt 1 mol av metallisk, og konsumerer 3 mol elektroner som tilsvarer en belastning på 3 × 96.500 Coulomb (3 f).

Numerisk eksempel på elektrolyse

Beregn kobbermassen (Cu) som er avsatt i katoden under en elektrolyseprosess, med strømintensitet på 2,5 ampere (C/S eller A) påført i 50 minutter. Strømmen sirkulerer gjennom en kobberløsning (ii). Atomvekt av Cu = 63,5 g/mol.

Ligningen for reduksjon av kobberioner (ii) til metallisk kobber er som følger:

Cu²⁺    +     2 e^-=> Cu

63,5 g Cu (atomvekt) blir avsatt i katoden for hver 2. mol elektroner som tilsvarer 2 (9,65 · 10⁴ Coulomb/mol). Det vil si 2 Faraday.

I den første delen bestemmes Coulomb -nummeret som passerer gjennom den elektrolytiske cellen. 1 ampere tilsvarer 1 Coulomb/Second.

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

7,5 x 10³ C

Så for å beregne kobbermassen avsatt av en elektrisk strøm som leverer 7,5 x 10³ C Faradays konstant brukes:

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

Faraday -lover for elektrolyse

Første lov

Massen til et stoff som er avsatt i en elektrode er direkte proporsjonal med mengden strøm overført til elektroden. Dette er en akseptert uttalelse fra Faradays første lov, som eksisterer, blant andre uttalelser, følgende:

Mengden av et stoff som opplever oksidasjon eller reduksjon i hver elektrode er direkte proporsjonal med mengden strøm som passerer gjennom cellen.

Faradays første lov kan uttrykkes matematisk som følger:

m = (q/f) x (m/z)

m = masse av stoffet avsatt i elektroden (gram).

Q = elektrisk ladning som gikk gjennom løsningen i Coulomb.

F = faraday konstant.

M = atomvekt av elementet

Z = Valencia -nummeret på elementet.

M/z representerer den tilsvarende vekten.

Andre lov

Den reduserte eller oksiderte mengden av et kjemikalie på en elektrode er proporsjonal med dens tilsvarende vekt.

Faradays andre lov kan skrives som følger:

m = (q/f) x PEQ

Bruk i estimering av det elektrokjemiske likevektspotensialet til et ion

Kunnskapen om den elektrokjemiske likevektspotensialet til de forskjellige ionene er viktig i elektrofysiologi. Det kan beregnes ved å bruke følgende formel:

Vion = (RT/ZF) LN (C1/C2)

Vion = elektrokjemisk likevektspotensial

R = gass konstant, uttrykt som: 8.31 j.mol^-1. K

T = temperatur uttrykt i Kelvin grader

LN = naturlig eller neperisk logaritme

Z = Valencia delion

F = faraday konstant

C1 og C2 er konsentrasjonene av samme ion. C1 kan for eksempel være konsentrasjonen av ionet i utlandet, og C2, dets konsentrasjon inne i cellulær.

Dette er et eksempel på bruken av Faradays konstante, og ettersom etableringen har vært veldig nyttig på mange felt med forskning og kunnskap.

Referanser

1. Faraday konstant. Innhentet fra.Wikipedia.org
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Kjemi (8.ª Ed.). Cengage Learning.
3. Giunta c. (2003). Faraday elektokjemi. Nettinnhenting.Lemoyne.Edu