Faraday Constant

Mikä on Faradayn vakio?

Se Faraday Constant Se on kvantitatiivinen sähköyksikkö, joka vastaa sähkövarauksen määrää elektronien moolissa.

Tätä vakioa esitetään myös F Faraday -kirjeessä F. F vastaa 96.485 coulomb/mol. Myrskyjen säteistä ajatus sähkön määrästä edustaa F: tä voidaan erottaa.

Coulomb (C) määritellään kuorman määrän, joka kulkee kuljettajan tietyn pisteen läpi, kun 1 ampeeri sähkövirran voimakkuusta virtaa sekunnin kuluttua. Myös nykyinen ampeeri vastaa Coulombia sekunnissa (c/s).

Kun virtaus on 6 022 · 10²³ Elektronit (Avogadro -numero), voit laskea sähkövarauksen määrän, johon se vastaa. 

Yksittäisen elektronin taakan tunteminen (1 602,10^-19 Coulomb) kerrotaan NA: lla, Avogadro -luku (f = n · e^--A. Tulos on alussa määritelty 96.485 3365 c/mol e^-, Yleensä pyöristetty 96.500c/mol.

Faraday -vakio kokeelliset näkökohdat

Voit tietää elektrodissa tuotettujen tai kulutettujen elektronien moolien lukumäärän määrittäen katodiin tai anodiin kerrostuneen elektrolyysin määrän elementin määrän.

Faradayn vakioarvo saatiin käyttämällä tietyn sähkövirran elektrolyysiin kerrostettujen hopeamäärien määrää. Katodi punnittiin ennen ja jälkeen elektrolyysin.

Jos elementin atomipaino tunnetaan, elektrodiin kerrostettujen metallin moolien lukumäärä voidaan laskea.

Koska katodiin talletettujen metallin moolien välinen suhde elektrolyysin aikana ja prosessissa siirrettävien elektronien lukumäärän välillä on tiedossa, toimitetun sähkökuorman ja moolien määrän välinen suhde moolista siirretyt elektronit.

Edellä mainittu suhde antaa jatkuvan arvon (96.485). Myöhemmin tätä arvoa kutsuttiin englantilaisen tutkijan Michael Faradayn kunniaksi Faraday Constant.

Elektronien moolien ja Faradayn vakion välinen suhde

Seuraavat esimerkit kuvaavat siirrettyjen elektronien moolien ja Faradayn vakiona.

- Sitten eräs⁺ Vesipitoisessa liuoksessa se voittaa elektronin katodissa ja kerrostui 1 moolia metallista na kuluttaen 1 mol elektronia, jotka vastaavat 96.500 Coulomb (1 F).

- Mg²⁺ Vesipitoisessa liuoksessa se voittaa kaksi elektronia katodissa ja kerrostui yhden moolin metallista Mg kuluttaen 2 moolia elektronia, jotka vastaavat 2 x 96 -kuormaa.500 Coulomb (2 F).

- AL³⁺ Vesipitoisessa liuoksessa se voitti kolme elektronia katodissa ja kerrostui yhden molan metallia kuluttaen 3 moolia elektronia, jotka vastaavat 3 x 96 -kuormaa.500 Coulomb (3 F).

Numeerinen esimerkki elektrolyysistä

Laske katodiin talletettu kuparimassa (Cu) elektrolyysiprosessin aikana, ja virran voimakkuus 2,5 ampeeria (c/s tai a) levitetään 50 minuutin ajan. Virta kiertää kupariliuoksen (II) läpi. Cu = 63,5 g/mol atomipaino.

Kupari -ionien (II) vähentämisen yhtälö metalliselle kuparille on seuraava:

Cu²⁺    +     2 e^-=> Cu

63,5 g Cu: ta (atomipaino) talletetaan katodiin jokaista 2 elektronien moolia, jotka vastaavat 2 (9,65 · 10⁴ Coulomb/mol). Eli 2 faraday.

Ensimmäisessä osassa määritetään coulomb -luku, joka kulkee elektrolyyttisen solun läpi. 1 ampeeri vastaa 1 coulomb/sekunti.

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

7,5 x 10³ C

Joten laskemaan sähkövirta talletettu kuparimassa, joka toimittaa 7,5 x 10³ C Faradayn vakiona käytetään:

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

Faradayn elektrolyysilakeja

Ensimmäinen laki

Elektrodiin kerrostetun aineen massa on suoraan verrannollinen elektrodille siirretyn sähkön määrään. Tämä on hyväksytty lausunto Faradayn ensimmäisestä laista, joka on olemassa muun muassa, seuraavat: seuraavat:

Kummankin elektrodin hapettumisen tai vähentymisen aiheuttavan aineen määrä on suoraan verrannollinen solun läpi kulkevan sähkön määrään.

Faradayn ensimmäinen laki voidaan ilmaista matemaattisesti seuraavasti:

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

M = elektrodiin kerrostetun aineen massa (grammat).

Q = Sähkövaraus, joka meni läpi liuoksen Coulombissa.

F = Faraday vakio.

M = elementin atomipaino

Z = elementin valencia.

M/z edustaa vastaavaa painoa.

Toinen laki

Elektrodin kemikaalin vähentynyt tai hapettunut määrä on verrannollinen sen vastaavaan painoon.

Faradayn toinen laki voidaan kirjoittaa seuraavasti:

m = (q/f) x peq

Käyttö ionin sähkökemiallisen tasapainopotentiaalin estimoinnissa

Eri ionien sähkökemiallisen tasapainopotentiaalin tieto on tärkeää elektrofysiologiassa. Se voidaan laskea soveltamalla seuraavaa kaavaa:

Vion = (rt/zf) ln (C1/C2)

Vion = sähkökemiallinen tasapainopotentiaali

R = kaasuvakio, ilmaistuna seuraavasti: 8,31 J.molo^-1. K -k -

T = Kelvin -asteessa ilmaistu lämpötila

Ln = luonnollinen tai neperian logaritmi

Z = Valencia del ion

F = Faraday vakio

C1 ja C2 ovat saman ionin pitoisuuksia. C1 voi olla esimerkiksi ionin pitoisuus ulkomailla ja C2, sen pitoisuus solun sisällä.

Tämä on esimerkki Faradayn vakion käytöstä ja koska sen perustaminen on ollut erittäin hyödyllistä lukuisissa tutkimus- ja tieto -aloilla.

Viitteet

1. Faraday Constant. Haettu jstk.Wikipedia.org
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Kemia (8.ª Ed.-A. Cengage -oppiminen.
3. Giunta c. (2003). Faraday Elektokemia. Verkko palautettu.Lemoyne.Edu