Faraday pidevad eksperimentaalsed aspektid, näiteks, kasutab



The Faraday konstant see on kvantitatiivne elektriühik, mis vastab ühe mooli elektronide kasumile või kadumisele ühe elektroodi kohta; ja seega kiirusega 6,022 · 1023 elektronid.

Seda konstanti esindab ka täht F, mida nimetatakse Faradayks. F võrdub 96,485 coulomb / mol. Kangete taevade kiirgustest saadakse idee F-väärtuse kohta.

Coulomb (c) on defineeritud kui laengu kogus, mis läbib juhi antud punkti, kui üks vool voolab elektrivoolu sekundit. Samuti võrdub üks voolutugevus ühe coulombiga sekundis (C / s).

Kui vool on 6 022 · 1023 elektronid (Avogadro number), saate arvutada elektrilaengu koguse, millele see vastab. Kuidas saab?

Teades üksiku elektroni laengut (1 602 · 10-19 coulomb) ja korrutada seda NA-ga, Avogadro number (F = Na · e-). Tulemuseks on, nagu on määratletud alguses, 96,485,3365 C / mol e-, ümardatakse tavaliselt 96 500 C / mol.

Indeks

  • 1 Faraday konstantse katse aspektid
    • 1.1 Michael Faraday
  • 2 Seos elektronmoolide ja Faraday konstantse vahel
  • 3 Elektrolüüsi arvuline näide
  • 4 Faraday elektrolüüsi seadused
    • 4.1 Esimene seadus
    • 4.2 Teine seadus
  • 5 Kasutage iooni elektrokeemilise tasakaalu potentsiaali hindamiseks
  • 6 Viited

Faraday konstantse katse aspektid

On võimalik teada elektroodides toodetud või tarbitud elektronide moolide arvu, määrates elektrolüüsi ajal katoodis või anoodis sadestunud elemendi koguse..

Faraday konstantse väärtuse saamiseks kaaluti elektrolüüsile teatud elektrivooluga ladestunud hõbe kogus; katoodi kaalumine enne ja pärast elektrolüüsi. Lisaks, kui elemendi aatommass on teada, võib elektroodile sadestatud metalli moolide arvu arvutada.

Kuna on teada, et elektrolüüsi ajal katoodis sadestunud metalli moolide arvu ja protsessis ülekantud elektronide arvu vahel on võimalik seostada, võib seostada tarnitud elektrilaengu ja numbri vahelise seose. ülekantud elektronide moolide arv.

Näidatud suhe annab konstantse väärtuse (96 485). Seejärel nimetati see väärtus inglise teadlase, Faraday konstantse auks.

Michael Faraday

Briti teadlane Michael Faraday sündis Newingtonis 22. septembril 1791. Ta suri Hamptonis 25. augustil 1867, 75-aastasena..

Ta õppis elektromagnetismi ja elektrokeemiat. Tema avastused hõlmavad elektromagnetilist induktsiooni, diamagnetismi ja elektrolüüsi.

Elektronmoolide ja Faraday konstantse seos

Allpool toodud kolm näidet illustreerivad ülekandunud elektronide ja Faraday konstantse vahelisi suhteid.

Na+ vesilahuses suureneb katoodis elektron ja sadestatakse 1 mooli metallilist Na, tarbides 1 mooli elektroni, mis vastab koormusele 96 500 coulomb (1 F)..

Mg2+ vesilahuses tekib katoodis kaks elektroni ja sadestub 1 mool metallilist Mg, tarbides 2 mooli elektroni, mis vastavad 2 x 96 500 coulombi koormusele (2 F)..

Al3+ vesilahuses moodustab see katoodis kolm elektroni ja 1 mooli metalli Al ladestatakse, tarbides 3 mooli elektroni, mis vastavad 3 x 96 500 coulombi (3 F) laengule..

Elektrolüüsi arvuline näide

Arvutage elektrolüüsi käigus katoodis sadestunud vase mass (Cu), mille voolutugevus on 2,5 minutit (C / s või A) 50 minuti jooksul. Vool ringleb läbi vask (II) lahuse. Cu aatommass = 63,5 g / mol.

Vase (II) ioonide metallilise vase redutseerimise võrrand on järgmine:

Cu2+    +     2 e-=> Cu

63,5 g Cu (aatommass) ladestatakse katoodile iga kahe mooli elektroni kohta, mis on võrdne 2-ga (9,65 · 10)4 coulomb / mol). See on 2 Faraday.

Esimeses osas määratakse elektrolüütilist rakku läbivate kulmude arv. 1 amper võrdub 1 coulombiga sekundis.

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

7,5 x 103 C

Seejärel arvutatakse 7,5 x 10 vooluga elektrivooluga ladustatud vase mass3  C kasutatakse Faraday konstanti:

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

Faraday seadused elektrolüüsi kohta

Esimene seadus

Elektroodile ladestunud aine mass on otseselt proportsionaalne elektroodile ülekantud elektrienergia kogusega. See on Faraday esimese seaduse aktsepteeritud avaldus, mis sisaldab muu hulgas järgmist:

Aine kogus, mis läbib oksüdatsiooni või väheneb igal elektroodil, on otseselt proportsionaalne elektrit, mis läbib rakku.

Faraday esimest õigust saab matemaatiliselt väljendada järgmiselt:

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

m = elektroodile ladestunud aine mass (grammides).

Q = elektrilaeng, mis läbis coulombi lahuse.

F = Faraday konstant.

M = elemendi aatommass

Z = elemendi valentsinumber.

M / z on ekvivalentkaal.

Teine seadus

Kemikaali vähendatud või oksüdeeritud kogus elektroodil on proportsionaalne selle ekvivalentkaaluga.

Faraday teist seadust võib kirjutada järgmiselt:

m = (Q / F) x PEq

Kasutatakse iooni elektrokeemilise tasakaalu potentsiaali hindamiseks

Elektrofüsioloogias on oluline teada erinevate ioonide elektrokeemilise tasakaalu potentsiaalist. Seda saab arvutada järgmise valemi abil:

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

Vion = iooni elektrokeemiline tasakaalupotentsiaal

R = gaasikonstant, väljendatuna järgmiselt: 8,31 J.mol-1. K

T = temperatuur, väljendatuna Kelvini kraadides

Ln = loomulik või nepeeriline logaritm

z = ioonvalentsus

F = Faraday konstant

C1 ja C2 on sama iooni kontsentratsioonid. C1 võib olla näiteks iooni kontsentratsioon raku välispinnal ja C2, selle kontsentratsioon raku sisemuses.

See on näide Faraday konstantsest kasutamisest ja sellest, kuidas selle asutamine on olnud väga kasulik paljudes teadusuuringute ja teadmiste valdkondades.

Viited

  1. Wikipedia. (2018). Faraday konstant. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
  2. Harjutage teadust. (27. märts 2013). Faraday elektrolüüs. Sissenõutud: practicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Füsioloogia ja biofüüsika käsiraamat. 2da Väljaanne Toimetaja Clemente Editores C.A.
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Keemia (8. väljaanne). KESKMINE Õppimine.
  5. Giunta C. (2003). Faraday elektrokeemia. Välja otsitud andmebaasist: web.lemoyne.edu