- A Faraday állandó kísérleti szempontjai
- Michael Faraday
- Az elektronmólok és a Faraday-állandó összefüggése
- Az elektrolízis numerikus példája
- Faraday elektrolízis-törvényei
- Első törvény
- Második törvény
- Használat egy ion elektrokémiai egyensúlyi potenciáljának becsléséhez
- Irodalom
A Faraday-állandó egy villamosenergia mennyiségi egysége, amely megfelel egy molekula elektronok nyereségének vagy veszteségének egy elektród által; és ezért 6,022 · 10 23 elektron áthaladásakor.
Ezt az állandót az F betű is képviseli, amelyet Faraday-nak hívnak. Az egyik F jelentése 96 485 kulom / mol. A viharos égbolt villámlása alapján képet kaphat az F árammennyiségről.

Forrás: Pixnio
A (c) coulomb az a töltésmennyiség, amely egy vezetéken egy adott ponton áthalad, amikor 1 ampernyi áram áramlik egy másodpercig. Ezenkívül az áram egy amperje egyenlő egy coulomb / másodperc (C / s) értékkel.
Ha 6,022 · 10 23 elektron áramlása van (Avogadro-szám), kiszámolható az ehhez tartozó elektromos töltés mennyisége. Hogyan?
Ismerve az egyes elektronok töltését (1,602 · 10 -19 coulomb) és megszorozzuk azokat NA-val, Avogadro-számmal (F = Na · e -). Az eredmény a kezdetben meghatározottak szerint: 96 485,3365 C / mol e -, általában 96 500 C / mol-ra kerekítve.
A Faraday állandó kísérleti szempontjai
Az elektródban előállított vagy elfogyasztott elektronok mólarányát úgy lehet megismerni, hogy meghatározzák egy elem mennyiségét, amely az elektrolízis során lerakódik a katódra vagy az anódra.
A Faraday-állandó értékét az elektrolízisben lerakódott ezüst mennyiségének egy bizonyos elektromos árammal történő megmérésével kaptuk meg; megmérjük a katódot az elektrolízis előtt és után. Ezenkívül, ha az elem atomtömege ismert, kiszámítható a fémnek az elektródra lerakódott molok száma.
Mivel ismeretes a kapcsolat a fém moláris száma között, amely a katódon lerakódik az elektrolízis során, és a folyamatban átvitt elektronok mólaránya között, összefüggést lehet megállapítani a szállított elektromos töltés és a szám között. az átadott elektronmolok száma.
A feltüntetett kapcsolat állandó értéket ad (96,485). Később ezt az értéket Faraday állandójának nevezték az angol kutató tiszteletére.
Michael Faraday
Michael Faraday, egy brit kutató 1711. szeptember 22-én született Newingtonban. Hamiltonban, 1867. augusztus 25-én, 75 éves korában halt meg.
Tanult az elektromágnesességről és az elektrokémiaról. Felfedezései között szerepel az elektromágneses indukció, a diamagnetizmus és az elektrolízis.
Az elektronmólok és a Faraday-állandó összefüggése
Az alábbi három példa szemlélteti az átvitt elektronok mólja és a Faraday-állandó kapcsolatát.
A vizes oldatban lévő Na + egy elektronot nyer a katódnál, és 1 mol fém Na kerül lerakódásra, és 1 mol elektronot fogyaszt, ami 96.500 coulomb (1 F) töltésnek felel meg.
A vizes oldatban levő Mg 2+ két elektronot nyer a katódnál, és 1 mol fém Mg kerül lerakódásra, és 2 mol elektronot fogyaszt, ami 2x96.500 coulomb töltésnek felel meg.
Al 3+ vizes oldatban nyereséget három elektronok a katód és 1 mól fém Al letétbe, fogyaszt 3 mól elektron megfelelő díjat a 3 × 96,500 coulomb (3 F).
Az elektrolízis numerikus példája
Számítsuk ki az elektrolízis során a katódon lerakódott réz (Cu) tömegét 2,5 amper (C / s vagy A) áram intenzitással 50 percig. Az áram a réz (II) oldatán keresztül áramlik. A Cu atomtömege = 63,5 g / mol.
A réz (II) ionok fémes rézré történő redukciójának egyenlete a következő:
Cu 2+ + 2 e - => Cu
Minden 2 mól elektronra 63,5 g Cu (atomtömeg) helyezkedik el a katódon, ami egyenértékű 2-gyel (9,65 · 10 4 coulomb / mol). Vagyis 2 Faraday.
Az első részben meghatározzuk az elektrolitikus cellán átmenő coulombok számát. 1 amper egyenlő 1 kulom / másodpercben.
C = 50 perc x 60 s / perc x 2,5 C / s
7,5 x 10 3 C
Ezután a réz tömegének kiszámításához, amelyet egy 7,5x10 3 C- os elektromos áram táplál, a Faraday-állandót kell használni:
g Cu = 7,5 10 3 C x 1 mol e - / 9,65 10 4 C x 63,5 g Cu / 2 mol e -
2,47 g Cu
Faraday elektrolízis-törvényei
Első törvény
Az elektródra lerakódott anyag tömege közvetlenül arányos az elektródra juttatott villamos energia mennyiségével. Ez Faraday első törvényének elfogadott nyilatkozata, amely többek között a következőkben létezik:
Az anyag mennyisége, amely minden elektródon oxidálódik vagy redukálódik, közvetlenül arányos a cellán áthaladó villamosenergia mennyiségével.
Faraday első törvénye matematikailag a következőképpen fejezhető ki:
m = (Q / F) x (M / z)
m = az elektródra lerakódott anyag tömege (grammban).
Q = az oldaton coulombs-on áthaladó elektromos töltés.
F = Faraday állandója.
M = az elem atomtömege
Z = az elem valenciaszáma.
M / z jelöli az egyenértékű súlyt
Második törvény
Az elektródon lévő vegyi anyag csökkent vagy oxidált mennyisége arányos annak ekvivalens súlyával.
Faraday második törvénye a következőképpen írható:
m = (Q / F) x PEq
Használat egy ion elektrokémiai egyensúlyi potenciáljának becsléséhez
A különböző ionok elektrokémiai egyensúlyi potenciáljának ismerete fontos az elektrofiziológiában. Kiszámítható az alábbi képlet alkalmazásával:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = egy ion elektrokémiai egyensúlyi potenciálja
R = gázállandó, kifejezve: 8,31 Jmol -1. K
T = hőmérséklet Kelvin-fokban kifejezve
Ln = természetes vagy természetes logaritmus
z = az ion vegyértéke
F = Faraday állandó
C1 és C2 ugyanazon ion koncentrációi. C1 lehet például az ion koncentrációja a cellán kívül, és C2, annak koncentrációja a cellán belül.
Ez egy példa a Faraday-állandó használatára és arra, hogy annak létrehozása milyen sok hasznot hozott a kutatás és a tudás számos területén.
Irodalom
- Wikipedia. (2018). Faraday állandó. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Gyakorlati tudomány. (2013. március 27.). Faraday elektrolízise. Helyreállítva: prakticaciencia.blogspot.com
- Montoreano, R. (1995). A fiziológia és biofizika kézikönyve. A 2. kiadás kiadja. Szerkesztői Clemente Editores CA
- Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
- Giunta C. (2003). Faraday elektrokémia. Helyreállítva: web.lemoyne.edu
