Constanta lui Faraday Este o unitate cantitativă de electricitate care corespunde câștigului sau pierderii unui mol de electroni de către un electrod; și, prin urmare, într-un ritm de 6.022 · 102. 3 electroni.
Această constantă este reprezentată și de litera F, numită Faraday. Un F este egal cu 96.485 coulomb / mol. Din fulgerele din cerul furtunos ai o idee despre cantitatea de electricitate pe care o reprezintă un F.
Coulombul (c) este definit ca cantitatea de încărcare care trece printr-un punct dat pe un conductor, când curge 1 amper de curent electric pentru o secundă. La fel, un amper de curent este egal cu un coulomb pe secundă (C / s).
Când există un flux de 6.022 102. 3 electroni (numărul lui Avogadro), puteți calcula cantitatea de încărcare electrică la care corespunde. Cum?
Cunoașterea încărcăturii unui electron individual (1.602 · 10-19 coulomb) și înmulțiți-l cu NA, numărul lui Avogadro (F = Na-). Rezultatul este, așa cum s-a definit la început, 96.485,3365 C / mol e-, de obicei rotunjit la 96.500C / mol.
Indice articol
Numărul de moli de electroni care sunt produși sau consumați într-un electrod poate fi cunoscut prin determinarea cantității unui element care este depus pe catod sau anod în timpul electrolizei..
Valoarea constantei Faraday a fost obținută prin cântărirea cantității de argint depusă în electroliză de un anumit curent electric; cântărirea catodului înainte și după electroliză. În plus, dacă se cunoaște greutatea atomică a elementului, se poate calcula numărul de moli ai metalului depus pe electrod.
Deoarece se cunoaște relația dintre numărul de moli ai unui metal care este depus pe catod în timpul electrolizei și numărul de moli de electroni care sunt transferați în proces, se poate stabili o relație între sarcina electrică furnizată și numărul de moli de electroni transferați.
Relația indicată dă o valoare constantă (96.485). Mai târziu, această valoare a fost numită, în cinstea cercetătorului englez, constanta lui Faraday.
Michael Faraday, cercetător britanic, s-a născut la Newington, la 22 septembrie 1791. A murit la Hampton, la 25 august 1867, la vârsta de 75 de ani..
A studiat electromagnetismul și electrochimia. Descoperirile sale includ inducția electromagnetică, diamagnetismul și electroliza..
Cele trei exemple prezentate mai jos ilustrează relația dintre moli de electroni transferați și constanta Faraday..
Apoi o+ în soluție apoasă, un electron câștigă la catod și se depune 1 mol de Na metalic, consumând 1 mol de electroni corespunzător unei încărcări de 96.500 coulomb (1 F).
MgDouă+ în soluție apoasă, se câștigă doi electroni la catod și se depune 1 mol de Mg metalic, consumând 2 moli de electroni care corespund unei sarcini de 2 × 96.500 coulomb (2 F).
Al3+ În soluție apoasă, câștigă trei electroni la catod și se depune 1 mol de Al metalic, consumând 3 moli de electroni care corespund unei sarcini de 3 × 96.500 coulomb (3 F).
Calculați masa de cupru (Cu) care este depusă pe catod în timpul unui proces de electroliză, cu o intensitate de curent de 2,5 amperi (C / s sau A) aplicată timp de 50 de minute. Curentul curge printr-o soluție de cupru (II). Greutatea atomică a lui Cu = 63,5 g / mol.
Ecuația pentru reducerea ionilor de cupru (II) la cupru metalic este următoarea:
CuDouă+ + 2 e-=> Cu
63,5 g de Cu (greutate atomică) sunt depuse pe catod pentru fiecare 2 moli de electroni care este echivalent cu 2 (9,65 · 104 coulomb / mol). Adică 2 Faraday.
În prima parte, se determină numărul de coulombi care trec prin celula electrolitică. 1 amper este egal cu 1 coulomb / secundă.
C = 50 min x 60 s / min x 2,5 C / s
7,5 x 103 C
Apoi, pentru a calcula din masa de cupru depusă de un curent electric care furnizează 7,5 x 103 C se folosește constanta Faraday:
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
Masa unei substanțe depozitate pe un electrod este direct proporțională cu cantitatea de energie electrică transferată la electrod. Aceasta este o declarație acceptată a primei legi a lui Faraday, existând, printre alte declarații, următoarele:
Cantitatea de substanță care suferă oxidare sau reducere la fiecare electrod este direct proporțională cu cantitatea de electricitate care trece prin celulă..
Prima lege a lui Faraday poate fi exprimată matematic după cum urmează:
m = (Q / F) x (M / z)
m = masa substanței depuse pe electrod (grame).
Q = sarcină electrică care a trecut prin soluție în coulombi.
F = constanta Faraday.
M = greutatea atomică a elementului
Z = numărul de valență al elementului.
M / z reprezintă greutatea echivalentă.
Cantitatea redusă sau oxidată a unei substanțe chimice pe un electrod este proporțională cu greutatea sa echivalentă.
A doua lege a lui Faraday poate fi scrisă după cum urmează:
m = (Q / F) x PEq
Cunoașterea potențialului de echilibru electrochimic al diferiților ioni este importantă în electrofiziologie. Poate fi calculat aplicând următoarea formulă:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = potențial de echilibru electrochimic al unui ion
R = constantă de gaz, exprimată ca: 8,31 J.mol-1. K
T = temperatura exprimată în grade Kelvin
Ln = logaritm natural sau natural
z = valența ionului
F = constanta Faraday
C1 și C2 sunt concentrațiile aceluiași ion. C1 poate fi, de exemplu, concentrația ionului în afara celulei și C2, concentrația acestuia în interiorul celulei..
Acesta este un exemplu de utilizare a constantei Faraday și modul în care stabilirea sa a fost de mare folos în multe domenii de cercetare și cunoaștere..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.