De Faraday er konstant Det er en kvantitativ enhet av elektrisitet som tilsvarer gevinsten eller tapet av ett mol elektron ved en elektrode; og derfor i et tempo på 6,022 · 102. 3 elektroner.
Denne konstanten er også representert med bokstaven F, kalt Faraday. En F tilsvarer 96.485 coulomb / mol. Fra lynet i stormfull himmel får du en ide om hvor mye strøm en F representerer.
Coulomb (c) er definert som ladningsmengden som passerer gjennom et gitt punkt på en leder, når 1 ampere elektrisk strøm strømmer i ett sekund. På samme måte er en ampere strøm lik en coulomb per sekund (C / s).
Når det er en strøm på 6022 102. 3 elektroner (Avogadros nummer), kan du beregne mengden elektrisk ladning den tilsvarer. Hvordan?
Å kjenne ladningen til et individuelt elektron (1602 · 10-19 og multipliser den med NA, Avogadros tall (F = Na-). Resultatet er, som definert i begynnelsen, 96,485.3365 C / mol e-, vanligvis avrundet til 96.500 C / mol.
Artikkelindeks
Antall mol elektroner som produseres eller konsumeres i en elektrode kan være kjent ved å bestemme mengden av et element som avsettes på katoden eller anoden under elektrolyse..
Verdien av Faraday-konstanten ble oppnådd ved å veie mengden sølv som ble avsatt i elektrolysen med en viss elektrisk strøm; veie katoden før og etter elektrolyse. I tillegg, hvis atomvekten til elementet er kjent, kan antall mol av metallet som er avsatt på elektroden beregnes.
Siden forholdet mellom antall mol av et metall som er avsatt på katoden under elektrolyse og antall mol elektroner som overføres i prosessen er kjent, kan det etableres et forhold mellom den tilførte elektriske ladningen og antall mol av elektroner overført.
Den angitte relasjonen gir en konstant verdi (96,485). Senere ble denne verdien kalt, til ære for den engelske forskeren, Faradays konstant.
Michael Faraday, en britisk forsker, ble født i Newington 22. september 1791. Han døde i Hampton 25. august 1867, 75 år gammel..
Han studerte elektromagnetisme og elektrokjemi. Hans funn inkluderer elektromagnetisk induksjon, diamagnetisme og elektrolyse..
De tre eksemplene vist nedenfor illustrerer forholdet mellom mol overført elektroner og Faraday-konstanten..
Deretter en+ i vandig oppløsning, får en elektron gevinst ved katoden og 1 mol metallisk Na blir avsatt, og forbruker 1 mol elektroner tilsvarende en ladning på 96.500 coulomb (1 F).
Mgto+ i vandig løsning oppnås to elektroner ved katoden og 1 mol metallisk Mg avsettes, og forbruker 2 mol elektroner tilsvarende en ladning på 2 × 96.500 coulomb (2 F).
Al3+ I vandig løsning får den tre elektroner ved katoden, og 1 mol metallisk Al er avsatt, og forbruker 3 mol elektroner tilsvarende en ladning på 3 × 96.500 coulomb (3 F).
Beregn massen av kobber (Cu) som er avsatt på katoden under en elektrolyseprosess, med en strømintensitet på 2,5 ampere (C / s eller A) påført i 50 minutter. Strømmen strømmer gjennom en løsning av kobber (II). Atomvekt på Cu = 63,5 g / mol.
Ligningen for reduksjon av kobber (II) ioner til metallisk kobber er som følger:
Cuto+ + 2 e-=> Cu
63,5 g Cu (atomvekt) avsettes på katoden for hver 2 mol elektroner som tilsvarer 2 (9,65 · 104 coulomb / mol). Det vil si 2 Faraday.
I den første delen bestemmes antall coulomb som passerer gjennom den elektrolytiske cellen. 1 ampere tilsvarer 1 coulomb / sekund.
C = 50 min x 60 s / min x 2,5 C / s
7,5 x 103 C
For å beregne ut fra massen av kobber avsatt av en elektrisk strøm som leverer 7,5 x 103 C Faraday-konstanten brukes:
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
Massen av et stoff som er avsatt på en elektrode er direkte proporsjonal med mengden elektrisitet som overføres til elektroden. Dette er en akseptert uttalelse av Faradays første lov, som blant annet består av følgende uttalelser:
Mengden av et stoff som gjennomgår oksidasjon eller reduksjon ved hver elektrode er direkte proporsjonal med mengden elektrisitet som passerer gjennom cellen..
Faradays første lov kan uttrykkes matematisk som følger:
m = (Q / F) x (M / z)
m = massen av stoffet avsatt på elektroden (gram).
Q = elektrisk ladning som passerte gjennom løsningen i coulombs.
F = Faraday konstant.
M = atomvekten til elementet
Z = elementets valensnummer.
M / z representerer ekvivalent vekt.
Den reduserte eller oksyderte mengden av et kjemikalie på en elektrode er proporsjonal med den tilsvarende vekten.
Faradays andre lov kan skrives som følger:
m = (Q / F) x PEq
Kunnskapen om det elektrokjemiske likevektspotensialet til de forskjellige ionene er viktig i elektrofysiologien. Det kan beregnes ved å bruke følgende formel:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = elektrokjemisk likevektspotensial for et ion
R = gasskonstant, uttrykt som: 8,31 J.mol-1. K
T = temperatur uttrykt i grader Kelvin
Ln = naturlig eller naturlig logaritme
z = valens av ionet
F = Faraday konstant
C1 og C2 er konsentrasjonene av det samme ionet. C1 kan for eksempel være konsentrasjonen av ionet utenfor cellen, og C2, dens konsentrasjon inne i cellen..
Dette er et eksempel på bruken av Faraday-konstanten og hvordan etableringen har vært til stor nytte innen mange felt av forskning og kunnskap..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.