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..
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
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, 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..
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).
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
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.
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
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..
Jeszcze bez komentarzy