Faraday używa stałych aspektów eksperymentalnych, na przykład

3727
Anthony Golden

Plik Stała Faradaya Jest to ilościowa jednostka energii elektrycznej, która odpowiada przyrostowi lub utracie jednego mola elektronów przez elektrodę; a zatem w tempie 6,022 · 102. 3 elektrony.

Ta stała jest również reprezentowana przez literę F, zwaną Faraday. Jeden F wynosi 96 485 kulombów / mol. Na podstawie błyskawic na burzowym niebie można zorientować się, ile energii elektrycznej reprezentuje litera F..

Źródło: Pixnio

Kulomb (c) definiuje się jako ilość ładunku, która przechodzi przez dany punkt na przewodniku, gdy 1 amper prądu elektrycznego przepływa przez jedną sekundę. Podobnie, jeden amper prądu jest równy jednemu kulombowi na sekundę (C / s).

Kiedy występuje przepływ 6022 102. 3 elektronów (liczba Avogadro), możesz obliczyć ilość ładunku elektrycznego, któremu odpowiada. W jaki sposób?

Znajomość ładunku pojedynczego elektronu (1,602 · 10-19 kulomb) i pomnóż go przez NA, liczbę Avogadro (F = Na-). Wynik, jak określono na początku, wynosi 96 485,3365 C / mol e-, zwykle zaokrąglane do 96,500 ° C / mol.

Indeks artykułów

  • 1 Eksperymentalne aspekty stałej Faradaya
    • 1.1 Michael Faraday
  • 2 Zależność między liczbą moli elektronów a stałą Faradaya
  • 3 Numeryczny przykład elektrolizy
  • 4 Prawa Faradaya dotyczące elektrolizy
    • 4.1 Pierwsza zasada
    • 4.2 Druga zasada
  • 5 Zastosowanie w szacowaniu potencjału równowagi elektrochemicznej jonu
  • 6 Odnośniki

Eksperymentalne aspekty stałej Faradaya

Liczbę moli elektronów, które są wytwarzane lub zużywane w elektrodzie, można poznać, określając ilość pierwiastka osadzonego na katodzie lub anodzie podczas elektrolizy..

Wartość stałej Faradaya otrzymano przez zważenie ilości srebra osadzonego w elektrolizie przez określony prąd elektryczny; ważenie katody przed i po elektrolizie. Ponadto, jeśli znana jest masa atomowa pierwiastka, można obliczyć liczbę moli metalu osadzonego na elektrodzie.

Ponieważ znany jest związek między liczbą moli metalu, który osadza się na katodzie podczas elektrolizy, a liczbą moli elektronów przenoszonych w tym procesie, można ustalić zależność między dostarczonym ładunkiem elektrycznym a liczbą moli przeniesionych elektronów.

Wskazana zależność daje stałą wartość (96,485). Później wartość tę nazwano, na cześć angielskiego badacza, stałą Faradaya.

Michael Faraday

Michael Faraday, brytyjski badacz, urodził się w Newington 22 września 1791 roku. Zmarł w Hampton 25 sierpnia 1867 roku w wieku 75 lat..

Studiował elektromagnetyzm i elektrochemię. Jego odkrycia obejmują indukcję elektromagnetyczną, diamagnetyzm i elektrolizę..

Związek między molami elektronów a stałą Faradaya

Trzy przykłady pokazane poniżej ilustrują zależność między liczbą moli przenoszonych elektronów a stałą Faradaya..

Następnie+ w roztworze wodnym jeden elektron zyskuje na katodzie i osadza się 1 mol metalicznego Na, zużywając 1 mol elektronów, co odpowiada ładunkowi 96,500 kulombów (1 F).

Mgdwa+ w roztworze wodnym na katodzie uzyskuje się dwa elektrony i osadza się 1 mol metalicznego Mg, zużywając 2 mole elektronów, co odpowiada ładunkowi 2 × 96,500 kulombów (2 F).

Al3+ W roztworze wodnym uzyskuje trzy elektrony na katodzie i osadza się 1 mol metalicznego Al, zużywając 3 mole elektronów, co odpowiada ładunkowi 3 x 96,500 kulombów (3 F).

Numeryczny przykład elektrolizy

Obliczyć masę miedzi (Cu), która osadza się na katodzie podczas procesu elektrolizy, przy natężeniu prądu 2,5 ampera (C / s lub A) przyłożonym przez 50 minut. Prąd przepływa przez roztwór miedzi (II). Masa atomowa Cu = 63,5 g / mol.

Równanie redukcji jonów miedzi (II) do metalicznej miedzi jest następujące:

Cudwa+    +     2 e-=> Cu

Na katodzie osadza się 63,5 g Cu (masa atomowa) na każde 2 mole elektronów, co odpowiada 2 (9,65 · 104 kulomb / mol). To znaczy 2 Faraday.

W pierwszej części określa się liczbę kulombów, które przechodzą przez elektrolizer. 1 amper to 1 kulomb / sekundę.

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

7,5 x 103 do

Następnie należy obliczyć z masy miedzi osadzonej przez prąd elektryczny dostarczający 7,5 x 103  C używana jest stała Faradaya:

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

Prawa Faradaya dotyczące elektrolizy

Pierwsza zasada

Masa substancji osadzonej na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do ilości energii elektrycznej przekazanej do elektrody. Jest to przyjęte stwierdzenie pierwszego prawa Faradaya, które zawiera między innymi następujące stwierdzenia:

Ilość substancji, która ulega utlenianiu lub redukcji na każdej elektrodzie, jest wprost proporcjonalna do ilości energii elektrycznej, która przechodzi przez ogniwo..

Pierwsze prawo Faradaya można wyrazić matematycznie w następujący sposób:

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

m = masa substancji osadzonej na elektrodzie (gramy).

Q = ładunek elektryczny, który przeszedł przez roztwór w kulombach.

F = stała Faradaya.

M = masa atomowa pierwiastka

Z = liczba walencyjna pierwiastka.

M / z oznacza równoważną wagę.

Drugie prawo

Zmniejszona lub utleniona ilość substancji chemicznej na elektrodzie jest proporcjonalna do jej równoważnej masy.

Drugie prawo Faradaya można zapisać następująco:

m = (Q / F) x PEq

Zastosowanie do szacowania potencjału równowagi elektrochemicznej jonu

Znajomość potencjału równowagi elektrochemicznej różnych jonów jest ważna w elektrofizjologii. Można to obliczyć, stosując następujący wzór:

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

Vion = elektrochemiczny potencjał równowagi jonu

R = stała gazowa, wyrażona jako: 8,31 J.mol-1. K.

T = temperatura wyrażona w stopniach Kelvina

Ln = logarytm naturalny lub naturalny

z = wartościowość jonu

F = stała Faradaya

C1 i C2 to stężenia tego samego jonu. C1 może oznaczać na przykład stężenie jonu na zewnątrz komórki, a C2 jego stężenie wewnątrz komórki..

To jest przykład użycia stałej Faradaya i tego, jak jej ustanowienie było bardzo przydatne w wielu dziedzinach badań i wiedzy..

Bibliografia

  1. Wikipedia. (2018). Stała Faradaya. Odzyskane z: en.wikipedia.org
  2. Praktykuj naukę. (27 marca 2013). Elektroliza Faradaya. Odzyskany z: Practicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Podręcznik fizjologii i biofizyki. dwadaje Wydanie. Od redakcji Clemente Editores C.A.
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning.
  5. Giunta C. (2003). Elektrochemia Faradaya. Odzyskany z: web.lemoyne.edu

Jeszcze bez komentarzy