Részvény:
Faraday állandó kísérleti szempontok, például felhasználások
az Faraday állandó ez egy mennyiségi villamosenergia-egység, amely egy elektródonként egy mólnyi elektron erősségének vagy veszteségének felel meg; és ezért 6,022 · 10-es sebességgel23 elektronok.
Ezt az konstansot az F betű is képviseli, amelyet Faradaynak hívnak. Egy F értéke 96,485 coulomb / mol. A feszült égboltok sugárzásaiból az F-t képviselő villamos energia mennyiségének kitalálása.
A coulomb (c) az a töltésmennyiség, amely egy vezetõ adott pontján áthalad, amikor 1 áram áram áramot áramol egy másodpercre. Továbbá egy áram amper egy másodpercenkénti coulomb (C / s)..
Ha 6,022 · 10 áramlás van23 az elektronok (Avogadro száma), kiszámíthatja azt az elektromos töltés mennyiségét, amelyhez ez megfelel. Hogyan lehet?
Ismerve az egyes elektronok töltését (1 602 · 10-19 coulomb) és szorozzuk meg az NA-val, Avogadro számával (F = Na · e-). Az eredmény az elején meghatározottak szerint 96,485,3365 C / mol e-, legfeljebb 96,500C / mol.
index
- 1 A Faraday-konstans kísérleti szempontjai
- 1.1 Michael Faraday
- 2 Kapcsolat az elektronmolák és a Faraday konstans között
- 3 Az elektrolízis számszerű példája
- 4 Faraday törvényei az elektrolízisre vonatkozóan
- 4.1 Első törvény
- 4.2. Második törvény
- 5 Használjon egy ion elektrokémiai egyensúlyi potenciáljának becslésére
- 6 Referenciák
A Faraday konstansának kísérleti szempontjai
Meg lehet ismerni az elektródokban előállított vagy elfogyasztott elektronok számát az elektrolízis során a katódban vagy az anódban lerakódó elem mennyiségének meghatározásával..
A Faraday-konstans értékét úgy kaptuk meg, hogy mérjük az elektrolízisben egy bizonyos árammal elhelyezett ezüst mennyiségét; a katód mérése az elektrolízis előtt és után. Ezen túlmenően, ha az elem atomtömege ismert, az elektródon lerakódott fémek mólszámát kiszámíthatjuk..
Amint ismert, hogy az elektrolízis során a katódban lerakódott fémek móljainak száma és az eljárás során átvitt elektronok száma közötti összefüggést állapíthatunk meg, a megadott elektromos töltés és a szám közötti kapcsolat megállapítható. az átadott elektronok móljainak száma.
A megadott arány konstans értéket ad (96 485). Ezt követően ezt az értéket az angol kutató tiszteletére, Faraday állandójának nevezték el.
Michael Faraday
Michael Faraday, brit kutató, Newingtonban született, 1791. szeptember 22-én. 757 éves korában halt meg Hamptonban, 1867. augusztus 25-én..
Tanulmányait elektromágnesesség és elektrokémia tanulmányozta. A felfedezések közé tartozik az elektromágneses indukció, a diamagnetizmus és az elektrolízis.
Az elektronmolák és a Faraday konstans közötti kapcsolat
Az alábbi három példa az átadott elektronok és a Faraday-konstans közötti kapcsolatot szemlélteti.
A Na+ vizes oldatban egy elektront kap a katódban, és 1 mól fémes Na-t deponálunk, és 1 mól elektronot fogyasztunk, ami megfelel egy 96,500 coulomb (1 F) terhelésnek..
A Mg2+ vizes oldatban két elektront kap a katódban, és 1 mól fémes Mg lerakódik, és 2 mól elektronot fogyaszt, ami 2 × 96,500 coulomb (2 F) terhelésnek felel meg..
Az Al3+ vizes oldatban három elektront kap a katódban, és 1 mól fém Al-t helyeznek el, ami 3 mól elektronot fogyaszt, ami 3 × 96,500 coulomb (3 F) töltésnek felel meg..
Az elektrolízis számszerű példája
Számítsuk ki az elektrolízis során a katódban lerakódott réz (Cu) tömegét, az áramintenzitás 2,5 perc (C / s vagy A) 50 percig. Az áram egy réz (II) oldatban kering. Cu atomtömeg = 63,5 g / mol.
A réz (II) ionok fémrézre történő redukciójának egyenlete a következő:
Cu2+ + 2 e-=> Cu
63,5 g Cu (atomtömeg) a katódon 2 2 (9,65 · 10) egyenértékű elektronra kerül elhelyezésre.4 coulomb / mol). Ez 2 Faraday.
Az első részben meghatározzuk az elektrolitikus cellán áthaladó kulacsok számát. 1 amper 1 coulomb / másodperc.
C = 50 perc x 60 s / perc x 2,5 C / s
7,5 x 103 C
Ezután kiszámítsuk a 7,5 x 10-et biztosító elektromos áram által elhelyezett réz tömegét3 C Faraday állandó:
g Cu = 7,5 · 103C x 1 mol e-/ 9.65 · 104 C = 63,5 g Cu / 2 mol e-
2,47 g Cu
Faraday törvényei az elektrolízisre vonatkozóan
Első törvény
Az elektródon lerakódott anyag tömege közvetlenül arányos az elektródához továbbított villamos energia mennyiségével. Ez a Faraday első törvényének elfogadott nyilatkozata, amely többek között a következő megállapításokat tartalmazza:
Az egyes elektródákon oxidálódó vagy redukáló anyag mennyisége közvetlenül arányos a sejten áthaladó áram mennyiségével..
Faraday első törvénye matematikailag kifejezhető a következő módon:
m = (Q / F) x (M / z)
m = az elektródán lerakódott anyag tömege (gramm).
Q = elektromos töltés, amely áthaladt az oldatban coulombban.
F = Faraday állandó.
M = elem atomtömeg
Z = elem-valencia szám.
Az M / z az ekvivalens súlyt jelenti.
Második törvény
Az elektródán lévő vegyi anyag csökkentett vagy oxidált mennyisége arányos az azzal egyenértékű tömeggel.
Faraday második törvénye a következőképpen írható:
m = (Q / F) x PEq
Használata egy ion elektrokémiai egyensúlyi potenciáljának becslésére
Az elektrofiziológiában fontos a különböző ionok elektrokémiai egyensúlyi potenciáljának ismerete. A következő képlet alkalmazásával számítható:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = egy ion elektrokémiai egyensúlyi potenciálja
R = gáz konstans, kifejezve: 8,31 J.mol-1. K
T = hőmérséklet, Kelvin-fokban kifejezve
Ln = természetes vagy nepéri logaritmus
z = ionérték
F = Faraday állandó
A C1 és C2 az azonos ion koncentrációja. A C1 lehet például az ion koncentrációja a sejt külsejében, és a C2 koncentrációja a sejt belsejében.
Ez egy példa a Faraday-i állandó használatára és arra, hogy a kutatás és a tudás számos területén igen hasznos volt-e.
referenciák
- Wikipedia. (2018). Faraday állandó. Lap forrása: en.wikipedia.org
- Gyakorlat tudomány. (2013. március 27.). Faraday elektrolízise. Visszatérve: practicaciencia.blogspot.com
- Montoreano, R. (1995). A fiziológiai és biofizikai kézikönyv. 2da Edition. Szerkesztői Clemente Editores C.A.
- Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
- Giunta C. (2003). Faraday elektrokémia. Lap forrása: web.lemoyne.edu