Det Faraday er konstant Det er en kvantitativ enhed af elektricitet, der svarer til forstærkning eller tab af en mol elektroner ved en elektrode; og derfor i et tempo på 6,022 · 102. 3 elektroner.
Denne konstant er også repræsenteret af bogstavet F, kaldet en Faraday. Én F er lig med 96.485 coulomb / mol. Fra lynet i stormfuldt himmel får du en idé om mængden af elektricitet, som en F repræsenterer.
Coulomb (c) defineres som den mængde ladning, der passerer gennem et givet punkt på en leder, når 1 ampere elektrisk strøm strømmer i et sekund. Ligeledes er en ampere strøm lig med en coulomb pr. Sekund (C / s).
Når der er en strøm på 6.022 102. 3 elektroner (Avogadros nummer), kan du beregne mængden af elektrisk ladning, som den svarer til. Hvordan?
Kendskab til ladningen af et individuelt elektron (1.602 · 10-19 og multiplicer det med NA, Avogadros nummer (F = Na-). Resultatet er, som defineret i begyndelsen, 96.485.3365 C / mol e-, normalt afrundet til 96.500 C / mol.
Artikelindeks
Antallet af mol elektroner, der produceres eller forbruges i en elektrode, kan kendes ved at bestemme mængden af et element, der afsættes på katoden eller anoden under elektrolyse..
Værdien af Faraday-konstanten blev opnået ved at veje den mængde sølv, der blev deponeret i elektrolysen, med en bestemt elektrisk strøm; vejning af katoden før og efter elektrolyse. Derudover, hvis atomvægten af elementet er kendt, kan antallet af mol af metal afsat på elektroden beregnes.
Da forholdet mellem antallet af mol af et metal, der afsættes på katoden under elektrolyse, og antallet af mol elektroner, der overføres i processen, er kendt, kan der etableres et forhold mellem den tilførte elektriske ladning og antallet af mol af overførte elektroner.
Den angivne relation giver en konstant værdi (96.485). Senere blev denne værdi navngivet til ære for den engelske forsker, Faradays konstant.
Michael Faraday, en britisk forsker, blev født i Newington den 22. september 1791. Han døde i Hampton den 25. august 1867 i en alder af 75 år..
Han studerede elektromagnetisme og elektrokemi. Hans opdagelser inkluderer elektromagnetisk induktion, diamagnetisme og elektrolyse..
De tre eksempler, der er vist nedenfor, illustrerer forholdet mellem mol overført elektroner og Faraday-konstanten..
Na+ i vandig opløsning, en elektron gevinst ved katoden, og 1 mol metallisk Na afsættes, der forbruger 1 mol elektroner svarende til en ladning på 96.500 coulomb (1 F).
Mgto+ i vandig opløsning opnås to elektroner ved katoden, og der aflejres 1 mol metallisk Mg og forbruger 2 mol elektroner svarende til en ladning på 2 × 96.500 coulomb (2 F).
Al3+ I vandig opløsning vinder det tre elektroner ved katoden, og 1 mol metallisk Al afsættes og forbruger 3 mol elektroner svarende til en ladning på 3 × 96.500 coulomb (3 F).
Beregn massen af kobber (Cu), der afsættes på katoden under en elektrolyseproces, med en strømintensitet på 2,5 ampere (C / s eller A) anvendt i 50 minutter. Strømmen strømmer gennem en opløsning af kobber (II). Atomvægt på Cu = 63,5 g / mol.
Ligningen for reduktion af kobber (II) ioner til metallisk kobber er som følger:
Cuto+ + 2 e-=> Cu
63,5 g Cu (atomvægt) afsættes på katoden for hver 2 mol elektroner, der svarer til 2 (9,65 · 104 coulomb / mol). Det vil sige 2 Faraday.
I den første del bestemmes antallet af coulombs, der passerer gennem den elektrolytiske celle. 1 ampere er lig med 1 coulomb / sekund.
C = 50 min x 60 s / min x 2,5 C / s
7,5 x 103 C
Derefter beregnes ud fra massen af kobber deponeret af en elektrisk strøm, der leverer 7,5 x 103 C Faraday-konstanten anvendes:
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 af et stof, der er afsat på en elektrode, er direkte proportional med mængden af elektricitet, der overføres til elektroden. Dette er en accepteret erklæring om Faradays første lov, der blandt andet findes følgende:
Mængden af et stof, der gennemgår oxidation eller reduktion ved hver elektrode, er direkte proportional med mængden af elektricitet, der passerer gennem cellen..
Faradays første lov kan udtrykkes matematisk som følger:
m = (Q / F) x (M / z)
m = massen af stoffet afsat på elektroden (gram).
Q = elektrisk ladning, der passerede gennem opløsningen i coulombs.
F = Faradays konstant.
M = elementets atomvægt
Z = elementets valensnummer.
M / z repræsenterer den ækvivalente vægt.
Den reducerede eller oxiderede mængde af et kemikalie på en elektrode er proportional med dets ækvivalente vægt.
Faradays anden lov kan skrives som følger:
m = (Q / F) x PEq
Viden om de forskellige ioners elektrokemiske ligevægtspotentiale er vigtig i elektrofysiologi. Det kan beregnes ved at anvende følgende formel:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = elektrokemisk ligevægtspotentiale for en ion
R = gaskonstant udtrykt som: 8,31 J.mol-1. K
T = temperatur udtrykt i grader Kelvin
Ln = naturlig eller naturlig logaritme
z = ionens valens
F = Faradays konstant
C1 og C2 er koncentrationerne af den samme ion. C1 kan for eksempel være koncentrationen af ionen uden for cellen og C2, dens koncentration inde i cellen..
Dette er et eksempel på brugen af Faraday-konstanten, og hvordan dens etablering har været til stor nytte inden for mange forsknings- og videnområder..
Endnu ingen kommentarer