Các khía cạnh thử nghiệm liên tục của Faraday, ví dụ, sử dụng



các hằng số của Faraday nó là một đơn vị điện định lượng tương ứng với việc tăng hoặc giảm một mol điện tử trên một điện cực; và do đó, với tỷ lệ 6.022 · 1023 điện tử.

Hằng số này cũng được biểu thị bằng chữ F, được gọi là Faraday. Một F bằng 96,485 coulomb / mol. Từ các tia sáng trên bầu trời tạm thời, một ý tưởng về lượng điện đại diện cho một F được rút ra.

Coulomb (c) được định nghĩa là lượng điện tích đi qua một điểm nhất định của một dây dẫn, khi 1 ampe dòng điện chạy trong một giây. Ngoài ra, một ampe hiện tại bằng một coulomb mỗi giây (C / s).

Khi có lưu lượng 6.022 · 1023 điện tử (số của Avogadro), bạn có thể tính toán lượng điện tích tương ứng. Làm sao có thể?

Biết điện tích của một electron riêng lẻ (1.602 · 10-19 coulomb) và nhân nó với NA, số Avogadro (F = Na · e-). Kết quả là, như được định nghĩa ở đầu, 96,485,3365 C / mol e-, làm tròn thường đến 96.500C / mol.

Chỉ số

  • 1 khía cạnh thí nghiệm của hằng số Faraday
    • 1.1 Michael Faraday
  • 2 Mối quan hệ giữa các mol điện tử và hằng số Faraday
  • 3 Ví dụ số về điện phân
  • 4 định luật điện phân của Faraday
    • 4.1 Luật đầu tiên
    • 4.2 Luật thứ hai
  • 5 Sử dụng để ước tính thế năng cân bằng điện hóa của ion
  • 6 tài liệu tham khảo

Khía cạnh thí nghiệm của hằng số Faraday

Có thể biết số mol điện tử được tạo ra hoặc tiêu thụ trong điện cực, bằng cách xác định lượng nguyên tố được lắng đọng ở cực âm hoặc cực dương trong quá trình điện phân.

Giá trị của hằng số Faraday thu được bằng cách cân lượng bạc lắng đọng trong quá trình điện phân bằng một dòng điện nhất định; cân catốt trước và sau khi điện phân. Ngoài ra, nếu biết trọng lượng nguyên tử của nguyên tố, số mol của kim loại lắng trên điện cực có thể được tính.

Như đã biết mối quan hệ giữa số mol của kim loại lắng đọng ở cực âm trong quá trình điện phân và số lượng electron được chuyển trong quá trình, có thể thiết lập mối quan hệ giữa điện tích được cung cấp và số lượng. số mol điện tử chuyển.

Tỷ lệ được chỉ định cho một giá trị không đổi (96,485). Sau đó, giá trị này được đặt tên, để vinh danh nhà nghiên cứu người Anh, hằng số của Faraday.

Michael Faraday

Michael Faraday, nhà nghiên cứu người Anh, sinh ra ở Newington, vào ngày 22 tháng 9 năm 1791. Ông qua đời ở Hampton, vào ngày 25 tháng 8 năm 1867, ở tuổi 75..

Ông nghiên cứu về điện từ và điện hóa. Những khám phá của ông bao gồm cảm ứng điện từ, diamagnetism và điện phân.

Mối quan hệ giữa các mol điện tử và hằng số Faraday

Ba ví dụ dưới đây minh họa mối quan hệ giữa các electron của các electron được chuyển và hằng số Faraday.

Na+ trong dung dịch nước thu được một electron ở cực âm và 1 mol Na kim loại được lắng đọng, tiêu thụ 1 mol điện tử tương ứng với tải 96.500 coulomb (1 F).

Các Mg2+ trong dung dịch nước, nó thu được hai electron ở cực âm và 1 mol kim loại Mg được lắng đọng, tiêu thụ 2 mol điện tử tương ứng với tải 2 × 96.500 coulomb (2 F).

Al3+ trong dung dịch nước, nó thu được ba electron ở cực âm và 1 mol kim loại Al được lắng đọng, tiêu tốn 3 mol điện tử tương ứng với điện tích 3 × 96.500 coulomb (3 F).

Ví dụ số về điện phân

Tính khối lượng đồng (Cu) lắng đọng ở cực âm trong quá trình điện phân, với cường độ dòng điện là 2,5 ampere (C / s hoặc A) áp dụng trong 50 phút. Dòng điện lưu thông qua dung dịch đồng (II). Trọng lượng nguyên tử Cu = 63,5 g / mol.

Phương trình khử ion đồng (II) thành đồng kim loại như sau:

Cu2+    +     2 đ-=> Cu

63,5 g Cu (trọng lượng nguyên tử) được lắng đọng ở cực âm cho mỗi 2 mol electron tương đương với 2 (9,65 · 10)4 coulomb / mol). Đó là, 2 Faraday.

Trong phần đầu tiên, số lượng coulomb đi qua tế bào điện phân được xác định. 1 ampere bằng 1 coulomb / giây.

C = 50 phút x 60 giây / phút x 2,5 C / s

7,5 x 103 C

Sau đó, để tính khối lượng đồng lắng đọng bởi một dòng điện cung cấp 7,5 x 103  Hằng số C Faraday được sử dụng:

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

Định luật điện phân của Faraday

Luật đầu tiên

Khối lượng của một chất lắng đọng trên điện cực tỷ lệ thuận với lượng điện truyền vào điện cực. Đây là một tuyên bố được chấp nhận của luật đầu tiên của Faraday, hiện có, trong số các tuyên bố khác, như sau:

Lượng chất trải qua quá trình oxy hóa hoặc khử ở mỗi điện cực tỷ lệ thuận với lượng điện đi qua tế bào.

Định luật đầu tiên của Faraday có thể được diễn đạt bằng toán học theo cách sau:

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

m = khối lượng của chất lắng đọng tại điện cực (gam).

Q = điện tích truyền qua dung dịch trong coulomb.

F = hằng số Faraday.

M = trọng lượng nguyên tử

Z = số hóa trị của nguyên tố.

M / z đại diện cho trọng lượng tương đương.

Luật thứ hai

Lượng hóa chất giảm hoặc oxy hóa trên điện cực tỷ lệ thuận với trọng lượng tương đương của nó.

Luật thứ hai của Faraday có thể được viết như sau:

m = (Q / F) x PEq

Sử dụng để ước tính thế năng cân bằng điện hóa của ion

Kiến thức về tiềm năng cân bằng điện hóa của các ion khác nhau rất quan trọng trong sinh lý điện. Nó có thể được tính bằng cách áp dụng công thức sau:

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

Vion = thế năng cân bằng điện hóa của ion

R = hằng số khí, được biểu thị bằng: 8,31 J.mol-1. K

T = nhiệt độ thể hiện bằng độ Kelvin

Ln = logarit tự nhiên hoặc neperian

z = hóa trị ion

F = hằng số Faraday

C1 và C2 là nồng độ của cùng một ion. Ví dụ, C1 có thể là nồng độ của ion ở bên ngoài tế bào và C2, nồng độ của nó trong bên trong tế bào.

Đây là một ví dụ về việc sử dụng hằng số Faraday và cách thành lập của nó rất hữu ích trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và kiến ​​thức.

Tài liệu tham khảo

  1. Wikipedia. (2018). Faraday không đổi. Lấy từ: en.wikipedia.org
  2. Khoa học thực hành. (Ngày 27 tháng 3 năm 2013). Sự điện phân của Faraday. Được phục hồi từ: Practiceicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Hướng dẫn sinh lý học và sinh lý học. 2da Phiên bản Biên tập Clemente Biên tập C.A.
  4. Whites, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Tái bản lần thứ 8). Học tập.
  5. Giunta C. (2003). Điện hóa Faraday. Lấy từ: web.lemoyne.edu