КОНСТАНТА НА ФАРАДЕЙ: ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ АСПЕКТИ, НАПРИМЕР, ИЗПОЛЗВА - ХИМИЯ - 2024

В константа на Фарадей е количествен единица на електроенергията, която съответства на печалбата или загубата на един мол електрони от електрод; и следователно при преминаване на 6,022 · 10 ²³ електрона.

Тази константа е представена и от буквата F, наречена фарадей. Един F е равен на 96 485 кулона / мол. От мълнията в бурно небе получавате представа за количеството електроенергия F.

Източник: Pixnio

Кулонът (с) се определя като количеството заряд, което преминава през дадена точка на проводник, когато за една секунда тече 1 ампер електрически ток. Също така, един ампер ток е равен на един кулон в секунда (C / s).

Когато има поток от 6,022 · 10 ²³ електрона (числото на Avogadro), може да се изчисли количеството на електрическия заряд, на което той съответства. Как?

Познавайки заряда на отделен електрон (1,602 · 10 ^-19 кулона) и го умножавайки по NA, числото на Avogadro (F = Na · e ^-). Резултатът е, както е дефинирано в началото, 96,485.3365 С / мол е ^- обикновено закръглено до 96 500 С / мол.

Експериментални аспекти на константата Фарадей

Броят на молите електрони, които се произвеждат или консумират в електрод, може да бъде известен чрез определяне на количеството на елемент, който се отлага върху катода или анода по време на електролиза.

Стойността на константата на Фарадей е получена чрез претегляне на количеството сребро, отложено при електролиза с определен електрически ток; претегляне на катода преди и след електролиза. Също така, ако атомното тегло на елемента е известно, може да се изчисли броят молове на метала, депозиран върху електрода.

Тъй като връзката между броя на молите на метал, който се отлага върху катода по време на електролиза, и броя на молите електрони, които се прехвърлят в процеса, е известна, може да се установи връзка между доставения електрически заряд и броя от молове на прехвърлени електрони.

Посочената връзка дава постоянна стойност (96,485). По-късно тази стойност е наречена, в чест на английския изследовател, константа на Фарадей.

Майкъл Фарадей

Майкъл Фарадей, британски изследовател, е роден в Нюингтън, на 22 септември 1791 г. Умира в Хамптън, на 25 август 1867 г. на 75-годишна възраст.

Учи електромагнетизъм и електрохимия. Откритията му включват електромагнитна индукция, диамагнетизъм и електролиза.

Връзка между бенките на електроните и константата на Фарадей

Трите примера по-долу илюстрират връзката между молите на прехвърлените електрони и константата на Фарадей.

Na ⁺ във воден разтвор натрупва един електрон в катода и 1 мол метален Na се отлага, изразходвайки 1 мол електрони, съответстващ на заряд от 96 500 кулона (1 F).

Mg ²⁺ във воден разтвор натрупва два електрона в катода и 1 мол метален Mg се отлага, изразходвайки 2 мола електрони, които съответстват на заряд от 2 × 96 500 кулона (2 F).

Al ³⁺ във воден разтвор натрупва три електрона на катода и се отлага 1 мол метален Al, изразходващ 3 мола електрони, съответстващ на заряд от 3 × 96 500 кулона (3 F).

Числен пример за електролиза

Изчислява се масата на медта (Cu), която се отлага върху катода по време на процеса на електролиза с интензитет на тока 2,5 ампера (C / s или A), приложен за 50 минути. Токът тече през разтвор на мед (II). Атомно тегло на Cu = 63,5 g / mol.

Уравнението за редукцията на медни (II) йони до метална мед е следното:

Cu ²⁺ + 2 e ^- => Cu

63,5 g Cu (атомно тегло) се отлагат върху катода на всеки 2 мола електрони, еквивалентни на 2 (9,65 · 10 ⁴ кулона / мол). Тоест 2 Фарадей.

В първата част се определя броят на куломите, които преминават през електролитичната клетка. 1 ампер е равен на 1 кулон / секунда.

C = 50 min x 60 s / min x 2.5 C / s

7,5 х 10 ³ С

След това, за да се изчисли масата на мед, отложена от електрически ток, който подава 7,5 x 10 ³ C, се използва константата на Фарадей:

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

Законите на Фарадей за електролиза

Първи закон

Масата на вещество, депозирано върху електрод, е пряко пропорционално на количеството електричество, прехвърлено на електрода. Това е прието изявление от първия закон на Фарадей, съществуващ, наред с други изявления, следното:

Количеството вещество, което се подлага на окисляване или редукция при всеки електрод, е пряко пропорционално на количеството електричество, което преминава през клетката.

Първият закон на Фарадей може да се изрази математически, както следва:

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

m = маса на веществото, отложено върху електрода (грамове).

Q = електрически заряд, преминал през разтвора в кулони.

F = константа на Фарадей

M = атомно тегло на елемента

Z = валентно число на елемента.

M / z представлява еквивалентното тегло.

Втори закон

Намаленото или окислено количество от химикал върху електрод е пропорционално на еквивалентното му тегло.

Вторият закон на Фарадей може да бъде написан, както следва:

m = (Q / F) x PEq

Използвайте за оценка на потенциала на електрохимично равновесие на йон

Познаването на потенциала за електрохимично равновесие на различните йони е важно в електрофизиологията. Тя може да бъде изчислена чрез прилагане на следната формула:

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

Vion = електрохимичен равновесен потенциал на йон

R = константа на газ, изразена като: 8.31 J.mol ^-1. K

Т = температура, изразена в градуси Келвин

Ln = естествен или естествен логаритъм

z = валентност на йона

F = константа на Фарадей

С1 и С2 са концентрациите на един и същ йон. С1 може да бъде например концентрацията на йона извън клетката, а С2 - нейната концентрация вътре в клетката.

Това е пример за използването на константата Фарадей и как нейното установяване е било от голяма полза в много области на научни изследвания и знания.

Препратки

1. Wikipedia. (2018). Константа на Фарадей. Възстановено от: en.wikipedia.org
2. Практика наука. (27 март 2013 г.). Електролизата на Фарадей Възстановени от: Practicaciencia.blogspot.com
3. Montoreano, R. (1995). Ръководство по физиология и биофизика. 2 ^дава издание. Редакция Clemente Editores CA
4. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
5. Giunta C. (2003). Електрохимия на Фарадей. Възстановено от: web.lemoyne.edu