Faradayn jatkuvat kokeelliset näkökohdat, esimerkiksi, käyttää



vakio Faradayssa se on kvantitatiivinen sähkön yksikkö, joka vastaa yhden moolin elektronien vahvistusta tai häviötä yhtä elektrodia kohti; ja siten nopeudella 6,022 · 1023 elektronit.

Tätä vakiota edustaa myös kirjain F, jota kutsutaan Faradayksi. F on 96 485 coulomb / mol. Rauhallisessa taivaassa olevista säteistä saadaan ajatus F: n edustavasta sähkön määrästä.

Coulomb (c) määritellään varauksen määräksi, joka kulkee johtimen tietyn pisteen läpi, kun 1 ampeeria sähkövirran virtaa virtaa sekunniksi. Myös yksi virran ampeeri vastaa yhtä coulombia sekunnissa (C / s).

Kun virtaus on 6 022 · 1023 elektronit (Avogadron numero), voit laskea sen sähkövarauksen määrän, johon se vastaa. Miten?

Tietäen yksittäisen elektronin varauksen (1 602 · 10-19 coulomb) ja kerro se NA: lla, Avogadron numero (F = Na · e-). Tulos on, kuten alussa määriteltiin, 96 485,3365 C / mol e-, pyöristettynä tavallisesti 96 500 C / mol.

indeksi

  • 1 Faraday-vakion kokeelliset näkökohdat
    • 1.1 Michael Faraday
  • 2 Elektronimoolien ja Faraday-vakion välinen suhde
  • 3 Lukuinen esimerkki elektrolyysistä
  • 4 Faradayn lakit elektrolyysistä
    • 4.1 Ensimmäinen laki
    • 4.2 Toinen laki
  • 5 Käytä ionin sähkökemiallisen tasapainopotentiaalin arvioimiseen
  • 6 Viitteet

Faraday-vakion kokeelliset näkökohdat

On mahdollista tietää elektrodeissa tuotettujen tai kulutettujen elektronien moolien määrä määrittämällä katodiin tai anodiin kerrostuneen elementin määrä elektrolyysin aikana..

Faraday-vakion arvo saatiin punnitsemalla elektrolyysissä kerrostuneen hopean määrä tietyllä sähkövirralla; katodin punnitseminen ennen elektrolyysia ja sen jälkeen. Lisäksi, jos elementin atomipaino on tiedossa, elektrodiin kerrostetun metallin moolien lukumäärä voidaan laskea.

Kuten tunnetaan katodissa kerrostuneen metallin moolien lukumäärän ja elektrolyysin aikana siirrettävien elektronien lukumäärän välillä, voidaan määrittää mukana olevan sähkövaraus- ja numeron välinen suhde. siirrettyjen elektronien moolien määrä.

Esitetty suhde antaa vakioarvon (96 485). Myöhemmin tämä arvo nimettiin, kunnioittaen englantilaista tutkijaa, Faradayn vakiota.

Michael Faraday

Brittiläinen tutkija Michael Faraday syntyi Newingtonissa 22. syyskuuta 1791. Hän kuoli Hamptonissa 25. elokuuta 1867 75-vuotiaana..

Hän opiskeli sähkömagneettisuutta ja sähkökemiaa. Hänen löytöihin kuuluvat sähkömagneettinen induktio, diamagnetismi ja elektrolyysi.

Elektronimoolien ja Faraday-vakion välinen suhde

Alla olevat kolme esimerkkiä havainnollistavat siirtyneiden elektronien ja Faraday-vakion välistä suhdetta.

Na+ vesipitoisessa liuoksessa saadaan elektroni katodissa ja 1 mooli metallista Na: ta kerrostetaan kuluttamalla 1 moolia elektroneja, jotka vastaavat kuormaa 96 500 coulombia (1 F).

Mg2+ vesiliuoksessa se saa kaksi elektronia katodissa ja 1 mooli metallista Mg: a, joka kuluttaa 2 moolia elektronia, jotka vastaavat 2 x 96 500 coulombin kuormaa (2 F)..

Al3+ vesipitoisessa liuoksessa se saa kolme elektronia katodissa ja 1 mooli metallista Al-ainetta talletetaan kuluttamalla 3 moolia elektroneja, jotka vastaavat 3 x 96 500 coulombin (3 F) varausta..

Numeerinen esimerkki elektrolyysistä

Laske katodiin elektrolyysimenetelmän aikana kerrostuneen kuparin (Cu) massa, jonka virran intensiteetti on 2,5 ampeeria (C / s tai A) 50 minuutin ajan. Virta kiertää kupari (II) -liuoksen läpi. Cu-atomipaino = 63,5 g / mol.

Yhtälö kuparin (II) ionien pelkistämiseksi metalliseksi kupariksi on seuraava:

cu2+    +     2 e-=> Cu

63,5 g Cu: a (atomipaino) kerrostetaan katodille jokaista 2 moolia elektronia kohti, jotka vastaavat 2: ta (9,65 · 10)4 coulomb / mol). Toisin sanoen, 2 Faraday.

Ensimmäisessä osassa määritetään elektrolyysikennon läpi kulkevien kulissien lukumäärä. 1 ampeeri on 1 coulomb / sekunti.

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

7,5 x 103 C

Sitten lasketaan kupari, joka on kerrostunut sähkövirralla, joka syöttää 7,5 x 103  C Faraday-vakiota 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 lakit elektrolyysistä

Ensimmäinen laki

Elektrodiin kerrostuneen aineen massa on suoraan verrannollinen elektrodiin siirretyn sähkön määrään. Tämä on hyväksytty julkilausuma Faradayn ensimmäisestä laista, joka sisältää muun muassa seuraavat tiedot:

Jokaisen elektrodin hapettumisen tai pelkistyksen kohteena olevan aineen määrä on suoraan verrannollinen solun läpi kulkevan sähkön määrään..

Faradayn ensimmäinen laki voidaan ilmaista matemaattisesti seuraavalla tavalla:

m = (Q / F) x (M / z)

m = elektrodiin kerrostuneen aineen massa (grammaa).

Q = coulombin liuoksen läpi kulkeva sähkövaraus.

F = Faraday-vakio.

M = elementtipaino

Z = elementin valenssinumero.

M / z edustaa vastaavaa painoa.

Toinen laki

Kemikaalin pelkistetty tai hapetettu määrä elektrodissa on verrannollinen sen vastaavaan painoon.

Faradayn toinen laki voidaan kirjoittaa seuraavasti:

m = (Q / F) x PEq

Käytetään ionin sähkökemiallisen tasapainopotentiaalin arvioimiseen

Eri ionien sähkökemiallisen tasapainopotentiaalin tunteminen on tärkeää elektrofysiologiassa. Se voidaan laskea käyttämällä seuraavaa kaavaa:

Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)

Vion = ionin sähkökemiallinen tasapainopotentiaali

R = kaasuvakio ilmaistuna: 8,31 J.mol-1. K

T = lämpötila ilmaistuna Kelvin-asteina

Ln = luonnollinen tai neperian logaritmi

z = ionivalenssi

F = Faraday-vakio

C1 ja C2 ovat saman ionin pitoisuudet. C1 voi olla esimerkiksi ionin konsentraatio solun ulko- puolella ja C2, sen konsentraatio solun sisäpuolella.

Tämä on esimerkki Faradayn vakiintuneesta käytöstä ja siitä, miten sen perustaminen on ollut erittäin hyödyllistä monilla tutkimus- ja osa-alueilla.

viittaukset

  1. Wikipedia. (2018). Faraday on vakio. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
  2. Harjoittele tiedettä. (27. maaliskuuta 2013). Faradayn elektrolyysi. Palautettu osoitteesta prakticaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Fysiologian ja biofysiikan käsikirja. 2da Painos. Toimituksellinen Clemente Editores C.A.
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning.
  5. Giunta C. (2003). Faradayn sähkökemia. Haettu osoitteesta: web.lemoyne.edu