Faraday costante

Qual è la costante di Faraday?

IL Faraday costante È un'unità quantitativa di elettricità che corrisponde alla quantità di carica elettrica in un mole di elettroni.

Questa costante è anche rappresentata con la lettera F, chiamata Faraday. Una f è equivalente a 96.485 Coulomb/Mol. Dai raggi nelle tempeste, un'idea della quantità di elettricità rappresenta una F può essere estratta.

Il coulomb (c) è definito come la quantità di carico che passa attraverso un determinato punto di un driver, quando 1 ampere di intensità elettrica di corrente scorre di un secondo. Inoltre, un ampere attuale è equivalente a un coulomb al secondo (c/s).

Quando c'è un flusso di 6.022 · 10²³ Elettroni (il numero Avogadro), è possibile calcolare la quantità di carica elettrica a cui corrisponde. 

Conoscere l'onere di un singolo elettrone (1.602 · 10^-19 Coulomb) è moltiplicato per Na, numero Avogadro (F = N · E^-). Il risultato è, come definito all'inizio, 96.485.3365 c/mol E^-, di solito arrotondato a 96.500c/mol.

Aspetti sperimentali della costante di Faraday

Puoi conoscere il numero di moli di elettroni che vengono prodotti o consumati in un elettrodo, determinando la quantità di un elemento che viene depositato nel catodo o nell'anodo durante l'elettrolisi.

Il valore costante di Faraday è stato ottenuto indossando la quantità di argento depositato in elettrolisi da una certa corrente elettrica. Il catodo pesava prima e dopo l'elettrolisi.

Se è noto il peso atomico dell'elemento, è possibile calcolare il numero di moli del metallo depositato nell'elettrodo.

Come è nota la relazione tra il numero di moli di un metallo che viene depositato nel catodo durante l'elettrolisi e il numero di elettroni che vengono trasferiti nel processo, è nota una relazione tra il carico elettrico fornito e il numero può essere stabilita delle moli di moli elettroni trasferiti.

La relazione di cui sopra dà un valore costante (96.485). Successivamente, questo valore è stato chiamato, in onore del ricercatore inglese Michael Faraday, Faraday Constant.

Relazione tra le moli di elettroni e la costante di Faraday

I seguenti esempi illustrano la relazione tra le moli di elettroni trasferiti e la costante di Faraday.

- Poi un⁺ In soluzione acquosa vince un elettrone nel catodo e depositato 1 mole di Na metallica, consumando 1 mole di elettroni che corrispondono a un carico di 96.500 Coulomb (1 f).

- Il mg²⁺ In soluzione acquosa vince due elettroni nel catodo e depositato 1 mole di Mg metallico, consumando 2 moli di elettroni che corrispondono a un carico 2 × 96.500 Coulomb (2 f).

- Al³⁺ In soluzione acquosa vince tre elettroni nel catodo e depositato 1 mole del metallico, consumando 3 moli di elettroni che corrispondono a un carico di 3 × 96.500 Coulomb (3 F).

Esempio numerico di elettrolisi

Calcola la massa di rame (Cu) che viene depositata nel catodo durante un processo di elettrolisi, con intensità di corrente di 2,5 amp (c/s o a) applicata per 50 minuti. La corrente circola attraverso una soluzione di rame (II). Peso atomico di Cu = 63,5 g/mol.

L'equazione della riduzione degli ioni di rame (II) al rame metallico è la seguente:

Cu²⁺    +     2 e^-=> Cu

63,5 g di Cu (peso atomico) sono depositati nel catodo per ogni 2 moli di elettroni equivalenti a 2 (9,65 · 10⁴ Coulomb/Mol). Cioè 2 Faraday.

Nella prima parte, viene determinato il numero di Coulomb che attraversa la cella elettrolitica. 1 ampere equivale a 1 Coulomb/secondo.

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

7,5 x 10³ C

Quindi, per calcolare la massa di rame depositata da una corrente elettrica che fornisce 7,5 x 10³ La costante di C Faraday viene utilizzata:

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

Leggi di Faraday per l'elettrolisi

Prima legge

La massa di una sostanza depositata in un elettrodo è direttamente proporzionale alla quantità di elettricità trasferita sull'elettrodo. Questa è una dichiarazione accettata della prima legge di Faraday, esistente, tra le altre dichiarazioni, quanto segue:

La quantità di una sostanza che sperimenta l'ossidazione o la riduzione di ciascun elettrodo è direttamente proporzionale alla quantità di elettricità che passa attraverso la cella.

La prima legge di Faraday può essere espressa matematicamente come segue:

m = (q/f) x (m/z)

M = massa della sostanza depositata nell'elettrodo (grammi).

Q = carica elettrica che ha attraversato la soluzione a Coulomb.

F = Faraday costante.

M = peso atomico dell'elemento

Z = Numero di Valencia dell'elemento.

M/Z rappresenta il peso equivalente.

Seconda legge

La quantità ridotta o ossidata di una sostanza chimica su un elettrodo è proporzionale al suo peso equivalente.

La seconda legge di Faraday può essere scritta come segue:

m = (q/f) x peq

Uso nella stima del potenziale di equilibrio elettrochimico di uno ione

La conoscenza del potenziale di equilibrio elettrochimico dei diversi ioni è importante in elettrofisiologia. Può essere calcolato applicando la seguente formula:

Vion = (RT/ZF) LN (C1/C2)

VION = potenziale di equilibrio elettrochimico

R = costante di gas, espresso come: 8.31 j.mol^-1. K

T = temperatura espressa in gradi Kelvin

Ln = logaritmo naturale o neperiano

Z = Valencia del ion

F = Faraday costante

C1 e C2 sono le concentrazioni dello stesso ione. C1 può essere, ad esempio, la concentrazione dello ione all'estero e C2, la sua concentrazione all'interno del cellulare.

Questo è un esempio dell'uso della costante di Faraday e poiché la sua istituzione è stata molto utile in numerosi campi di ricerca e conoscenza.

Riferimenti

1. Faraday costante. Recuperato da.Wikipedia.org
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Chimica (8.ª ed.). Apprendimento del Cengage.
3. Giunta c. (2003). Faraday Electochemistry. Web recuperato.Lemoyne.Edu