The Faradayova konstanta Jedná se o kvantitativní jednotku elektřiny, která odpovídá zisku nebo ztrátě jednoho molu elektronů elektrodou; a tedy tempem 6,022 · 102. 3 elektrony.
Tato konstanta je také reprezentována písmenem F, nazývaným Faraday. Jeden F se rovná 96 485 coulomb / mol. Z blesku na bouřlivé obloze získáte představu o množství elektřiny, které F představuje.
Coulomb (c) je definován jako množství náboje, které prochází daným bodem na vodiči, když po dobu jedné sekundy protéká 1 ampér elektrického proudu. Podobně se jeden ampér proudu rovná jednomu coulombu za sekundu (C / s).
Při průtoku 6022 102. 3 elektrony (číslo Avogadro), můžete vypočítat množství elektrického náboje, kterému odpovídá. Jak?
Znát náboj jednotlivého elektronu (1 602 · 10-19 coulomb) a vynásobte jej NA, Avogadrovým číslem (F = Na-). Výsledek je, jak je definováno na začátku, 96 485 3365 C / mol e-, obvykle zaokrouhleno na 96 500 C / mol.
Rejstřík článků
Počet molů elektronů, které se produkují nebo spotřebovávají v elektrodě, lze zjistit určením množství prvku, který se během elektrolýzy ukládá na katodu nebo anodu..
Hodnota Faradayovy konstanty byla získána vážením množství stříbra usazeného v elektrolýze určitým elektrickým proudem; vážení katody před a po elektrolýze. Kromě toho, pokud je známa atomová hmotnost prvku, lze vypočítat počet molů kovu uloženého na elektrodě.
Jelikož je znám vztah mezi počtem molů kovu, který se během elektrolýzy ukládá na katodě, a počtem molů elektronů, které se v procesu přenášejí, lze stanovit vztah mezi dodaným elektrickým nábojem a počtem molů přenesených elektronů.
Uvedený vztah dává konstantní hodnotu (96 485). Později byla tato hodnota na počest anglického výzkumníka pojmenována Faradayova konstanta.
Michael Faraday, britský výzkumník, se narodil v Newingtonu 22. září 1791. Zemřel v Hamptonu 25. srpna 1867 ve věku 75 let..
Studoval elektromagnetismus a elektrochemii. Mezi jeho objevy patří elektromagnetická indukce, diamagnetismus a elektrolýza..
Tři níže uvedené příklady ilustrují vztah mezi přenesenými moly elektronů a Faradayovou konstantou..
Pak+ ve vodném roztoku se na katodě získá jeden elektron a uloží se 1 mol kovového Na, přičemž spotřebuje 1 mol elektronů, což odpovídá náboji 96 500 coulombů (1 F).
The Mgdva+ ve vodném roztoku se na katodě získají dva elektrony a uloží se 1 mol kovového Mg, který spotřebuje 2 moly elektronů, což odpovídá náboji 2 × 96 500 coulombů (2 F).
Al3+ Ve vodném roztoku získá na katodě tři elektrony a uloží se 1 mol kovového Al, který spotřebuje 3 moly elektronů, což odpovídá náboji 3 × 96 500 coulombů (3 F).
Vypočítejte hmotnost mědi (Cu), která je uložena na katodě během procesu elektrolýzy, s proudovou intenzitou 2,5 ampéru (C / s nebo A) po dobu 50 minut. Proud protéká roztokem mědi (II). Atomová hmotnost Cu = 63,5 g / mol.
Rovnice pro redukci iontů mědi na kovovou měď je následující:
Cudva+ + 2 e-=> Cu
63,5 g Cu (atomová hmotnost) se nanese na katodu na každé 2 moly elektronů, což odpovídá 2 (9,65 · 104 coulomb / mol). To znamená, 2 Faraday.
V první části je určen počet coulombů, které procházejí elektrolytickým článkem. 1 ampér se rovná 1 coulomb / s.
C = 50 min x 60 s / min x 2,5 C / s
7,5 x 103 C
Poté vypočítat z hmotnosti mědi nanesené elektrickým proudem dodávajícím 7,5 x 103 C se používá Faradayova konstanta:
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
Hmotnost látky uložené na elektrodě je přímo úměrná množství elektřiny přenesené na elektrodu. Toto je přijaté prohlášení prvního Faradayova zákona, existující mimo jiné následující:
Množství látky, které prochází oxidací nebo redukcí na každé elektrodě, je přímo úměrné množství elektřiny, které prochází buňkou..
Faradayův první zákon lze vyjádřit matematicky takto:
m = (Q / F) x (M / z)
m = hmotnost látky uložené na elektrodě (gramy).
Q = elektrický náboj, který prošel roztokem v coulombech.
F = Faradayova konstanta.
M = atomová hmotnost prvku
Z = valenční číslo prvku.
M / z představuje ekvivalentní hmotnost.
Snížené nebo oxidované množství chemické látky na elektrodě je úměrné její ekvivalentní hmotnosti.
Faradayův druhý zákon lze napsat následovně:
m = (Q / F) x PEq
Znalost elektrochemického rovnovážného potenciálu různých iontů je v elektrofyziologii důležitá. Lze jej vypočítat pomocí následujícího vzorce:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = elektrochemický rovnovážný potenciál iontu
R = plynová konstanta, vyjádřená jako: 8,31 J. mol-1. K.
T = teplota vyjádřená ve stupních Kelvina
Ln = přirozený nebo přirozený logaritmus
z = valence iontu
F = Faradayova konstanta
C1 a C2 jsou koncentrace stejného iontu. C1 může být například koncentrace iontu mimo buňku a C2 jeho koncentrace uvnitř buňky..
Toto je příklad použití Faradayovy konstanty a toho, jak bylo její zřízení velmi užitečné v mnoha oblastech výzkumu a znalostí..
Zatím žádné komentáře