Faradays konstanta experimentella aspekter, exempel, använder



den konstant av Faraday det är en kvantitativ elenhet som motsvarar förstärkningen eller förlusten av en mol elektroner per en elektrod; och därför med en hastighet av 6,022 · 1023 elektroner.

Denna konstant representeras också av bokstaven F, kallad Faraday. Ett F motsvarar 96.485 coulomb / mol. Från strålarna i den stormiga himlen extraheras en uppfattning om den mängd el som representerar ett F.

Coulomb (c) definieras som den mängd laddning som passerar genom en given ledare, när en ampere av elektrisk ström som flyter genom en andra punkt. Dessutom är en ampere av ström lika med en coulomb per sekund (C / s).

När det finns ett flöde på 6,022 · 1023 elektroner (Avogadros nummer), kan du beräkna den mängd elladdning som den motsvarar. Hur kan?

Att veta laddningen av en enskild elektron (1,602 · 10-19 coulomb) och multiplicera den med NA, Avogadros nummer (F = Na · e-). Resultatet är, som definierat i början, 96,485,3365 C / mol e-, avrundas vanligtvis till 96 500C / mol.

index

  • 1 Experimentella aspekter av Faraday konstanten
    • 1,1 Michael Faraday
  • 2 Förhållandet mellan elektronmolekylerna och Faraday-konstanten
  • 3 Numeriskt exempel på elektrolys
  • 4 Faradays lagar för elektrolys
    • 4.1 Första lagen
    • 4.2 andra lag
  • 5 Använd vid uppskattning av en jons elektrokemiska jämviktspotential
  • 6 referenser

Experimentella aspekter av Faraday konstanten

Du kan veta antalet mol av elektroner som produceras eller förbrukas i en elektrod, genom att bestämma mängden av ett element som är avsatt på katoden eller anoden under elektrolys.

Värdet av Faraday-konstanten erhölls genom att väga mängden silver avsatt i elektrolysen med en viss elektrisk ström; vägning av katoden före och efter elektrolys. Dessutom, om elementets atomvikt är känd, kan antalet mol av metallen avsatt på elektroden beräknas.

Som förhållandet mellan antalet mol av en metall avsatt på katoden under elektrolysen, och antalet mol elektroner som överförs i processen, kan man upprätta en förbindelse mellan den elektriska laddningen levererad och antalet kända av mol överförda elektroner.

Det angivna förhållandet ger ett konstant värde (96,485). Därefter namngavs detta värde, till ära för den engelska forskaren, konstant av Faraday.

Michael Faraday

Michael Faraday, brittisk forskare, föddes i Newington, den 22 september 1791. Han dog i Hampton, den 25 augusti, 1867 vid en ålder av 75 år.

Han studerade elektromagnetism och elektrokemi. Hans upptäckter innefattar elektromagnetisk induktion, diamagnetism och elektrolys.

Förhållandet mellan elektronmolekylerna och Faraday-konstanten

De tre exemplen som visas nedan illustrerar förhållandet mellan elektronerna överförda elektroner och Faraday-konstanten.

Na+ i vattenhaltig lösning erhåller en elektron i katoden och 1 mol metallisk Na avsätts och förbrukar 1 mol elektroner motsvarande en last av 96 500 coulomb (1 F).

Mg2+ i vattenlösning vinner två elektroner vid katoden och en mol av Mg metall avsätts, konsumerar 2 mol elektroner som motsvarar en belastning av 2 x 96 500 coulomb (2 F).

Al3+ i vattenlösning vinner tre elektroner i katoden och en mol av metalliskt Al avsattes, förbrukar 3 mol elektroner som motsvarar en belastning av 3 × 96.500 coulomb (3 F).

Numeriskt exempel på elektrolys

Beräkna massan av koppar (Cu) som deponeras i katoden under en elektrolysprocess, med strömstyrka är 2,5 ampere (C / s eller A) applicerad i 50 minuter. Strömmen cirkulerar genom en koppar (II) lösning. Cu atomvikt = 63,5 g / mol.

Ekvationen för reduktionen av koppar (II) joner till metallisk koppar är följande:

Cu2+    +     2 e-=> Cu

63,5 g Cu (atomvikt) avsätts vid katoden per 2 mol av elektroner lika med 2 (9,65 · 104 coulomb / mol). Det är, 2 Faraday.

I den första delen bestäms antalet coulombs som passerar genom elektrolytcellen. 1 ampere är lika med 1 coulomb / sekund.

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

7,5 x 103 C

Därefter för att beräkna massan av koppar avsatt av en elektrisk ström som levererar 7,5 x 103  C Faraday konstant används:

g Cu = 7,5 · 103C x 1 mol e-/ 9,65 · 104 Cx 63,5 g Cu / 2 mol e-

2,47 g Cu

Faradays lagar för elektrolys

Första lagen

Massan av ett ämne avsatt på en elektrod är direkt proportionell mot den mängd el som överförs till elektroden. Detta är ett accepterat uttalande av Faradays första lag, som existerar bland andra uttalanden, följande:

Mängden av ett ämne som genomgår oxidation eller reduktion vid varje elektrod är direkt proportionell mot mängden elektricitet som passerar genom cellen.

Faradays första lag kan uttryckas matematiskt på följande sätt:

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

m = massan av substansen avsatt vid elektroden (gram).

Q = elektrisk laddning som passerade genom lösningen i coulomb.

F = Faraday konstant.

M = elementets atomvikt

Z = elementvalensnummer.

M / z representerar ekvivalentvikten.

Andra lagen

Den reducerade eller oxiderade mängden av en kemikalie på en elektrod är proportionell mot dess ekvivalenta vikt.

Faradays andra lag kan skrivas enligt följande:

m = (Q / F) x PEq

Använd vid beräkning av den joniska elektrokemiska jämviktspotentialen

Kunskap om den elektrokemiska jämviktspotentialen hos olika joner är viktig i elektrofysiologin. Det kan beräknas genom att använda följande formel:

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

Vion = elektrokemisk jämviktspotential av en jon

R = gas konstant, uttryckt som: 8,31 J.mol-1. K

T = temperatur uttryckt i Kelvin grader

Ln = naturlig eller nepisk logaritm

z = jonvalens

F = Faraday konstant

C1 och C2 är koncentrationerna av samma jon. Cl kan exempelvis vara koncentrationen av jonen i cellens yttre och C2, dess koncentration i cellens inre.

Detta är ett exempel på användningen av Faradays konstant och hur dess etablering har varit mycket användbar inom många områden av forskning och kunskap.

referenser

  1. Wikipedia. (2018). Faraday konstant. Hämtad från: en.wikipedia.org
  2. Övningsvetenskap. (27 mars 2013). Faradays elektrolys. Återställd från: practicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Handbok för fysiologi och biofysik. 2da Edition. Editorial Clemente Editores C.A.
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
  5. Giunta C. (2003). Faraday elektrokemi. Hämtad från: web.lemoyne.edu