ФАРАДАИЕВА КОНСТАНТА: ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ АСПЕКТИ, НА ПРИМЕР, КОРИСТЕ - ХЕМИЈА - 2025

Фарадаи константа је квантитативна јединица електричне енергије која одговара добитка или губитка једног мол електрона електродом; и према томе, на пролазу 6.022 · 10 ²³ електрона.

Ова константа је такође представљена словом Ф, која се назива Фарадаи. Један Ф једнак је 96.485 кулома / мола. Из муње на олујном небу добијате представу о количини електричне енергије Ф.

Извор: Пикнио

Куломб (ц) се дефинише као количина наелектрисања која пролази кроз дату тачку на проводнику, када током једне секунде тече 1 ампер електричне струје. Такође, једна ампера струје једнака је једном цоуломб-у у секунди (Ц / с).

Када постоји проток од 6.022 · 10 ²³ електрона (Авогадров број), може се израчунати количина електричног набоја којој одговара. Како?

Познавајући набој појединог електрона (1.602 · 10 ^-19 кулома) и множење га са НА, Авогадровим бројем (Ф = На · е ^- ). Резултат је, како је дефинисано на почетку, 96,485,3365 Ц / мол е ^- , обично заокружен на 96,500Ц / мол.

Експериментални аспекти Фарадаиеве константе

Број молова електрона који се производе или троше у електроди може се знати одређивањем количине елемента који се депонује на катоду или аноду током електролизе.

Вредност Фарадаиеве константе добијена је вагањем количине сребра депонованог у електролизи одређеном електричном струјом; вагање катоде пре и после електролизе. Такође, ако је позната атомска тежина елемента, може се израчунати и број молова метала депонованих на електроди.

Пошто је познат однос између броја молова метала који се током електролизе депонују на катоди и броја молова електрона који се током процеса преносе, може се успоставити однос између испорученог електричног набоја и броја преноса молова електрона.

Наведени однос даје константну вредност (96,485). Касније је та вредност названа, у част енглеског истраживача, Фарадаиева константа.

Мицхаел Фарадаи

Мицхаел Фарадаи, британски истраживач, рођен је у Невингтон-у, 22. септембра 1791. Умро је у Хамптону, 25. августа 1867, у 75. години.

Студирао је електромагнетизам и електрохемију. Његова открића укључују електромагнетну индукцију, дијамагнетизам и електролизу.

Однос између молова електрона и Фарадаиеве константе

Три доленаведена примера илуструју однос између молова електрона који се преносе и Фарадаиеве константе.

На ⁺ у воденом раствору добије се један електрон на катоди, а 1 мол металног На се таложи, троши 1 мола електрона што одговара наелектрисању од 96 500 кулона (1 Ф).

Мг ²⁺ у воденом раствору добива два електрона на катоди, а 1 мол металног Мг се таложи, трошићи 2 мола електрона што одговара набоју од 2 × 96,500 кулона (2 Ф).

Ал ³⁺ у воденом раствору добива три електрона на катоди, а 1 молек металног Ал се таложи, трошијући 3 мола електрона што одговара набоју од 3 × 96,500 кулона (3 Ф).

Нумерички пример електролизе

Израчунајте масу бакра (Цу) која се таложи на катоду током процеса електролизе, са интензитетом струје од 2,5 ампера (Ц / с или А) примењеном у току 50 минута. Струја тече кроз раствор бакра (ИИ). Атомска маса Цу = 63,5 г / мол.

Једначина за редукцију јона бакра (ИИ) у метални бакар је следећа:

Цу ²⁺ + 2 е ^- => Цу

На катоду се таложи 63,5 г Цу (атомска тежина) на свака 2 мола електрона, што је еквивалентно 2 (9,65 · 10 ⁴ куломб / мол). То је, 2 Фарадаиа.

У првом делу се утврђује број калома који пролазе кроз електролитичку ћелију. 1 ампер једнак 1 цоуломб / сецонд.

Ц = 50 мин к 60 с / мин к 2,5 Ц / с

7,5 к 10 ³ Ц

Затим, за израчунавање масе бакра депонованог електричном струјом која напаја 7,5 к 10 ³ Ц, користи се Фарадаиева константа:

г Цу = 7,5 10 ³ Ц к 1 мол е ^- / 9,65 10 ⁴ Ц к 63,5 г Цу / 2 мол е ^-

2,47 г Цу

Фарадаиеви закони за електролизу

Први закон

Маса материје депоноване на електроди директно је пропорционална количини електричне енергије која се преноси на електроду. Ово је прихваћена изјава првог Фарадаиевог закона, која постоји, између осталих изјава, следећа:

Количина материје која пролази оксидацију или редукцију на свакој електроди директно је пропорционална количини електричне енергије која пролази кроз ћелију.

Први закон Фарадаиа може се математички изразити на следећи начин:

м = (К / Ф) к (М / з)

м = маса супстанце депоноване на електроди (у грамима).

К = електрични набој који је прошао кроз раствор у кулома.

Ф = Фарадаиева константа.

М = атомска тежина елемента

З = валентни број елемента.

М / з представља еквивалентну тежину.

Други закон

Смањена или оксидирана количина хемикалије на електроди пропорционална је њеној еквивалентној тежини.

Други закон Фарадаиа може се написати на следећи начин:

м = (К / Ф) к ПЕк

Употреба у процени електрохемијског равнотежног потенцијала јона

Познавање потенцијала за електрохемијску равнотежу различитих јона је важно у електрофизиологији. То се може израчунати применом следеће формуле:

Вион = (РТ / зФ) Лн (Ц1 / Ц2)

Вион = потенцијал електрохемијске равнотеже јона

Р = константа гаса, изражена као: 8,31 Ј.мол ^-1 . К

Т = температура изражена у степенима Келвина

Лн = природни или природни логаритам

з = валенција јона

Ф = Фарадаиева константа

Ц1 и Ц2 су концентрације истог јона. Ц1 може бити, на пример, концентрација јона изван ћелије, а Ц2, његова концентрација унутар ћелије.

Ово је пример употребе Фарадаиеве константе и како је њено успостављање било од велике користи у многим областима истраживања и знања.

Референце

1. Википедиа. (2018). Фарадаиева константа. Опоравак од: ен.википедиа.орг
2. Працтице Сциенце. (27. марта 2013.). Фарадаиева електролиза. Опоравак од: Працтицациенциа.блогспот.цом
3. Монтореано, Р. (1995). Приручник за физиологију и биофизику. 2 ^даје издање. Уредништво Цлементе Едиторес ЦА
4. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
5. Гиунта Ц. (2003). Фарадаиева електрохемија. Опоравак од: веб.лемоине.еду