פאראדיי היבטים ניסיוניים קבועים, למשל, משתמש

ה קבוע של פאראדיי היא יחידה כמותית של חשמל התואמת את הרווח או ההפסד של שומה אחת של אלקטרונים לכל אלקטרודה אחת; ולכן, בשיעור של 6.022 · 10²³ אלקטרונים.

קבוע זה מיוצג גם על ידי האות F, הנקראת פאראדיי. F שווה ל -96,485 קולומב / מול. מן הקרניים בשמים הסוערים מושג של כמות החשמל המייצג F מופק.

Coulomb (c) מוגדר ככמות הטעינה העוברת דרך נקודה נתונה של מוליך, כאשר 1 אמפר זרם זרם חשמלי זורם לשנייה. כמו כן, אמפר אחד של זרם שווה אחד coulomb לשנייה (C / s).

כאשר יש זרם של 6,022 · 10²³ אלקטרונים (מספר אבוגדרו), אתה יכול לחשב את כמות המטען החשמלי שאליו הוא מתאים. איך אפשר?

לדעת את החיוב של אלקטרונים בודדים (1,602 · 10^-19 coulomb) ולהכפיל אותו על ידי NA, מספר אבוגדרו (F = Na · e^-). התוצאה היא, כמוגדר בהתחלה, 96,485,3365 C / mol e^-, מעוגל בדרך כלל ל 96,500 C / mol.

אינדקס

• 1 היבטים ניסוייים של קבוע פאראדיי
  • 1.1 מייקל פאראדיי
• 2 הקשר בין שומות האלקטרון לבין קבוע פאראדיי
• 3 דוגמה מספרית של אלקטרוליזה
• 4 חוקי פאראדיי עבור אלקטרוליזה
  • 4.1 חוק ראשון
  • 4.2 חוק שני
• 5 השתמש בהערכת פוטנציאל שיווי המשקל האלקטרוכימי של יון
• 6 הפניות

היבטים ניסוייים של קבוע פאראדיי

ניתן לדעת את מספר חפרני האלקטרונים המופקים או הנצרכים באלקטרודה, על ידי קביעת כמות האלמנט שמופקד בקתודה או באנודה במהלך אלקטרוליזה.

הערך של קבוע פאראדיי התקבל על ידי שקילת כמות הכסף שהופקדו באלקטרוליזה על ידי זרם חשמלי מסוים; שוקל את הקתודה לפני ואחרי אלקטרוליזה. בנוסף, אם המשקל האטומי של האלמנט ידוע, ניתן לחשב את מספר השומות של המתכת המופקדת על האלקטרודה.

כפי שהוא ידוע היחס בין מספר חפרפרות של מתכת שהופקדו בקתודה במהלך אלקטרוליזה, ומספר האלקטרונים המועברים בתהליך, ניתן לקבוע קשר בין המטען החשמלי המסופק לבין המספר. של חפרנים של אלקטרונים מועברים.

היחס המצוין נותן ערך קבוע (96,485). לאחר מכן, ערך זה נקרא, לכבוד החוקר האנגלי, קבוע של פאראדיי.

מייקל פאראדיי

מייקל פאראדיי, חוקר בריטי, נולד בניוויינגטון ב- 22 בספטמבר 1791. הוא מת בהמפטון, ב- 25 באוגוסט 1867, בגיל 75..

הוא למד אלקטרומגנטיות ואלקטרוכימיה. התגליות שלו כוללות אינדוקציה אלקטרומגנטית, diamagnetism ו אלקטרוליזה.

הקשר בין שומות האלקטרון לבין קבוע פאראדיי

שלוש הדוגמאות המוצגות להלן ממחישות את הקשר בין האלקטרונים של האלקטרונים המועברים לבין קבוע פאראדיי.

Na⁺ בתמיסה מימית רווח אלקטרון בקתודה ו 1 mol של Na מתכתי מופקדת, צריכת 1 מול של אלקטרונים המתאים עומס של 96,500 coulomb (1 F).

הגברת²⁺ בתמיסה מימית הוא מרוויח שני אלקטרונים בקתודה ושומה אחת של Mg מתכתי מופקדת, צורכת 2 שומות של אלקטרונים המתאימים לעומס של 2 × 96,500 coulomb (2 F).

אל³⁺ בתמיסה מימית, הוא מרוויח שלושה אלקטרונים בקתודה ושומה אחת של אל מתכתי מופקדת, צורכת 3 שומות של אלקטרונים המתאימים לחיוב של 3 × 96,500 coulomb (3 F).

דוגמה מספרית של אלקטרוליזה

חישוב מסה של נחושת (Cu) כי הוא שהופקדו הקתודה במהלך תהליך אלקטרוליזה, עם העוצמה הנוכחית היא 2.5 ampere (C / s או A) להחיל במשך 50 דקות. הזרם עובר דרך פתרון נחושת (II). Cu משקל אטומי = 63.5 g / mol.

המשוואה להפחתת נחושת (II) יונים נחושת מתכתי הוא כדלקמן:

Cu²⁺    +     2 ה^-=> Cu

63.5 גרם של Cu (משקל אטומי) מופקדים בקתודה עבור כל 2 שומות של אלקטרונים השווים ל -2 (9.65 10)⁴ קולומב / מול). כלומר, 2 פאראדיי.

בחלק הראשון, מספר התותים העוברים דרך התא אלקטרוליטי נקבע. 1 אמפר שווה 1 קולומב / שנייה.

C = 50 דקות x 60 s / min x 2.5 C / s

7.5 x 10³ ג

לאחר מכן, כדי לחשב את המסה של נחושת שהופקדו על ידי זרם חשמלי המספק 7.5 x 10³  C קבוע פאראדיי משמש:

g cu = 7.5 · 10³C x 1 mol דואר^-/ 9.65 10⁴ C x 63.5 גרם Cu / 2 mol e^-

2.47 גרם Cu

חוקי פאראדיי עבור אלקטרוליזה

החוק הראשון

המסה של חומר שהופקדו על האלקטרודה הוא ביחס ישר לכמות החשמל המועבר האלקטרודה. זוהי הצהרה מקובלת של החוק הראשון של פאראדיי, הקיים, בין היתר, את הדברים הבאים:

כמות החומר שעובר חמצון או הפחתה על כל אלקטרודה הוא ביחס ישר לכמות החשמל העובר דרך התא.

החוק הראשון של פאראדיי יכול לבוא לידי ביטוי במתמטיקה באופן הבא:

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

m = מסה של החומר שהופקדו על האלקטרודה (גרם).

Q = מטען חשמלי שעבר את הפתרון ב- coulomb.

F = קבוע פאראדיי.

M = משקל אטומי

Z = מספר ערכיות אלמנט.

M / z מייצג את המשקל המקביל.

חוק שני

כמות מופחתת או חמצון של כימי על האלקטרודה הוא יחסי למשקלו שווה.

את החוק השני של פאראדיי ניתן לכתוב כדלקמן:

m = (Q / F) x PEq

השתמש בהערכת הפוטנציאל שיווי משקל אלקטרוכימי של יון

הידע של הפוטנציאל שיווי משקל אלקטרוכימיים של יונים שונים חשוב electrophysiology. זה יכול להיות מחושב על ידי יישום הנוסחה הבאה:

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

ויון = פוטנציאל שיווי משקל אלקטרוכימי של יון

R = גז קבוע, מתבטא ב: 8.31 J.mol^-1. K

T = טמפרטורה לידי ביטוי מעלות קלווין

Ln = לוגריתם טבעי או נפריאני

z = יון וערכיות

F = קבוע פאראדיי

C1 ו- C2 הם הריכוזים של אותו יון. C1 עשוי להיות, למשל, ריכוז של יון החיצוני התא, C2, הריכוז שלה בפנים התא.

זוהי דוגמה לשימוש קבוע בקביעות של פאראדיי וכיצד הקמתה הייתה שימושית מאוד בתחומים רבים של מחקר וידע.

הפניות

1. ויקיפדיה. (2018). פאראדיי קבוע. מקור: en.wikipedia.org
2. עיסוק במדע. (27 במרץ 2013). אלקטרוליזה של פאראדיי. שוחזר מ: practicaciencia.blogspot.com
3. Montoreano, R. (1995). מדריך לפיזיולוגיה וביופיסיקה. 2^da מהדורה עריכה קלמנט עורכים C.A.
4. ויטן, דייוויס, פק & סטנלי. (2008). כימיה (8th ed.). למידה CNGAGE.
5. Giunta C. (2003). כימיה פארדיי. מקור: web.lemoyne.edu