Faraday konstant

Was ist Faradays Konstante?

Der Faraday konstant Es ist eine quantitative Stromeinheit, die der Menge der elektrischen Ladung in einem Mol von Elektronen entspricht.

Diese Konstante wird auch mit dem Buchstaben F dargestellt, der als Faraday bezeichnet wird. A f entspricht 96.485 Coulomb/mol. Aus Strahlen in Stürmen kann eine Vorstellung von der Menge an Elektrizität a f extrahiert werden.

Die Coulomb (c) ist definiert als die Lastmenge, die durch einen bestimmten Punkt eines Treibers fließt, wenn 1 Ampere der elektrischen Stromintensität um eine Sekunde fließt. Außerdem entspricht ein Stromverstärker einer Coulomb pro Sekunde (c/s).

Wenn es einen Fluss von 6.022 · 10 gibt²³ Elektronen (die Avogadro -Nummer) können Sie die Menge an elektrischer Ladung berechnen, deren entspricht. 

Kennen Sie die Belastung eines einzelnen Elektrons (1.602 · 10^-19 Coulomb) wird mit Na, Avogadro -Zahl (f = n · e) multipliziert^-). Das Ergebnis ist, wie am Anfang definiert, 96.485.3365 c/mol e^-, normalerweise bei 96 gerundet.500c/mol.

Experimentelle Aspekte der Faraday -Konstante

Sie können die Anzahl der Mol von Elektronen kennen, die in einer Elektrode erzeugt oder konsumiert werden, um die Menge eines Elements zu bestimmen, das in der Kathode oder in der Anode während der Elektrolyse abgelagert wird.

Faradays konstanter Wert wurde erhalten, indem die in der Elektrolyse abgelagerte Silbermenge durch einen bestimmten elektrischen Strom getragen wurde. Die Kathode wog vor und nach der Elektrolyse.

Wenn das Atomgewicht des Elements bekannt ist, kann die Anzahl der Mol des in der Elektrode abgelagerten Metalls berechnet werden.

Da die Beziehung zwischen der Anzahl der Mol eines Metalls, das während der Elektrolyse in der Kathode abgelagert wird Übertragene Elektronen.

Die oben genannte Beziehung gibt einen konstanten Wert (96).485). Anschließend wurde dieser Wert zu Ehren des englischen Forschers Michael Faraday, Faraday Constant, bezeichnet.

Beziehung zwischen den Mol der Elektronen und Faradays Konstante

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Beziehung zwischen den Mol der übertragenen Elektronen und der Konstanten von Faraday.

- Dann ein⁺ In wässriger Lösung gewinnt es ein Elektron in der Kathode und lagert 1 Mol Metallic Na ab, wobei 1 Mol Elektronen verbraucht werden, die einer Last von 96 entsprechen.500 Coulomb (1 f).

- Der Mg²⁺ In wässriger Lösung gewinnt es zwei Elektronen in der Kathode und lagert 1 Mol Metallic Mg ab, wobei 2 Mol Elektronen verbraucht werden, die einer 2 × 96 -Last entsprechen.500 Coulomb (2 F).

- Der Al³⁺ In wässriger Lösung gewinnt es drei Elektronen in der Kathode und lagert 1 Mol des Metallics ab, wobei 3 Mol Elektronen verbraucht werden, die einer Last von 3 × 96 entsprechen.500 Coulomb (3 F).

Numerisches Beispiel für die Elektrolyse

Berechnen Sie die Kupfermasse (CU), die während eines Elektrolyseprozesses in der Kathode abgelagert wird, wobei die Stromintensität von 2,5 Ampere (C/S oder A) 50 Minuten angelegt wird. Der Strom zirkuliert durch eine Kupferlösung (ii). Atomgewicht von Cu = 63,5 g/mol.

Die Gleichung der Reduktion von Kupferionen (ii) auf metallisches Kupfer lautet wie folgt:

Cu²⁺    +     2 e^-=> Cu

63,5 g Cu (Atomgewicht) werden in der Kathode pro 2 Mol von Elektronen abgelagert, die 2 äquivalent zu 2 (9,65 · 10)⁴ Coulomb/Mol). Das heißt 2 Faraday.

Im ersten Teil wird die Coulomb -Zahl, die durch die elektrolytische Zelle verläuft. 1 Ampere entspricht 1 Coulomb/Sekunde.

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

7,5 x 10³ C

Um die von einem elektrischen Strom abgelagerte Kupfermasse zu berechnen, die 7,5 x 10 liefert³ C Faradays Konstante wird verwendet:

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 -Gesetze für die Elektrolyse

Erstes Gesetz

Die Masse einer in einer Elektrode abgelagerten Substanz ist direkt proportional zur an die Elektrode übertragenen Strommenge. Dies ist eine anerkannte Erklärung des ersten Gesetzes von Faraday, das unter anderem die folgenden Aussagen gibt:

Die Menge einer Substanz, die Oxidation oder Verringerung jeder Elektrode erfährt.

Faradays erstes Gesetz kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:

m = (Q/f) x (m/z)

M = Masse der in der Elektrode abgelagerten Substanz (Gramm).

Q = elektrische Ladung, die die Lösung in Coulomb durchlief.

F = Faraday -Konstante.

M = Atomgewicht des Elements

Z = Valencia Anzahl des Elements.

M/z repräsentiert das äquivalente Gewicht.

Zweites Gesetz

Die reduzierte oder oxidierte Menge einer Chemikalie an einer Elektrode ist proportional zu ihrem äquivalenten Gewicht.

Faradays zweites Gesetz kann wie folgt geschrieben werden:

m = (q/f) x peq

Verwendung bei der Schätzung des elektrochemischen Gleichgewichtspotentials eines Ions

Die Kenntnis des elektrochemischen Gleichgewichtspotentials der verschiedenen Ionen ist in der Elektrophysiologie wichtig. Es kann berechnet werden, indem die folgende Formel angewendet wird:

VION = (RT/ZF) LN (C1/C2)

Vion = elektrochemisches Gleichgewichtspotential

R = Gaskonstante, ausgedrückt als: 8.31 J.Mol^-1. K

T = Temperatur in Kelvingrad exprimiert

Ln = natürlicher oder neperer Logarithmus

Z = Valencia delion

F = Faraday -Konstante

C1 und C2 sind die Konzentrationen desselben Ions. C1 kann beispielsweise die Konzentration des Ions im Ausland und C2 sein, seine Konzentration innerhalb des Zellulars.

Dies ist ein Beispiel für die Verwendung von Faradays Konstante und da sein Establishment in zahlreichen Forschungs- und Wissensbereichen sehr nützlich war.

Verweise

1. Faraday konstant. Abgerufen von.Wikipedia.Org
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Chemie (8.ª ed.). Cengage Lernen.
3. Giunta c. (2003). Faraday Electochemistry. Web wiederhergestellt.Lemoyne.Edu