Das Faradaysche Konstante Es ist eine quantitative Einheit der Elektrizität, die dem Gewinn oder Verlust eines Mols Elektronen durch eine Elektrode entspricht; und daher mit einem Tempo von 6,022 · 102. 3 Elektronen.
Diese Konstante wird auch durch den Buchstaben F dargestellt, der Faraday genannt wird. Ein F entspricht 96.485 Coulomb / Mol. Durch den Blitz in stürmischem Himmel erhalten Sie eine Vorstellung von der Elektrizitätsmenge, die ein F darstellt.
Das Coulomb (c) ist definiert als die Ladungsmenge, die durch einen bestimmten Punkt auf einem Leiter fließt, wenn eine Sekunde lang 1 Ampere elektrischer Strom fließt. Ebenso entspricht ein Ampere Strom einem Coulomb pro Sekunde (C / s).
Bei einem Durchfluss von 6.022 102. 3 Elektronen (Avogadro-Zahl) können Sie die Menge der elektrischen Ladung berechnen, der sie entspricht. Wie?
Kenntnis der Ladung eines einzelnen Elektrons (1.602 · 10-19 Coulomb) und multiplizieren Sie es mit NA, Avogadros Zahl (F = Na-). Das Ergebnis ist, wie zu Beginn definiert, 96.485,3365 C / mol e-, normalerweise auf 96.500 ° C / mol gerundet.
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Die Anzahl der Mol Elektronen, die in einer Elektrode erzeugt oder verbraucht werden, kann bekannt sein, indem die Menge eines Elements bestimmt wird, das während der Elektrolyse auf der Kathode oder Anode abgeschieden wird..
Der Wert der Faradayschen Konstante wurde erhalten, indem die in der Elektrolyse abgelagerte Silbermenge mit einem bestimmten elektrischen Strom gewogen wurde; Wiegen der Kathode vor und nach der Elektrolyse. Wenn außerdem das Atomgewicht des Elements bekannt ist, kann die Molzahl des auf der Elektrode abgelagerten Metalls berechnet werden.
Da die Beziehung zwischen der Anzahl der Mol eines Metalls, das während der Elektrolyse auf der Kathode abgeschieden wird, und der Anzahl der Mol der Elektronen, die in dem Prozess übertragen werden, bekannt ist, kann eine Beziehung zwischen der zugeführten elektrischen Ladung und der Anzahl der Mol hergestellt werden von übertragenen Elektronen.
Die angegebene Beziehung ergibt einen konstanten Wert (96.485). Später wurde dieser Wert zu Ehren des englischen Forschers Faradays Konstante genannt.
Michael Faraday, ein britischer Forscher, wurde am 22. September 1791 in Newington geboren. Er starb am 25. August 1867 im Alter von 75 Jahren in Hampton..
Er studierte Elektromagnetismus und Elektrochemie. Seine Entdeckungen umfassen elektromagnetische Induktion, Diamagnetismus und Elektrolyse..
Die drei unten gezeigten Beispiele veranschaulichen die Beziehung zwischen den Molen der übertragenen Elektronen und der Faradayschen Konstante..
Dann ein+ In wässriger Lösung gewinnt ein Elektron an der Kathode und 1 Mol metallisches Na wird abgeschieden, wobei 1 Mol Elektronen verbraucht werden, was einer Ladung von 96.500 Coulomb (1 F) entspricht..
Das Mgzwei+ In wässriger Lösung werden zwei Elektronen an der Kathode gewonnen und 1 Mol metallisches Mg abgeschieden, wobei 2 Mol Elektronen verbraucht werden, was einer Ladung von 2 × 96.500 Coulomb (2 F) entspricht..
Der Al3+ In wässriger Lösung gewinnt es drei Elektronen an der Kathode und 1 Mol metallisches Al wird abgeschieden, wobei 3 Mol Elektronen verbraucht werden, was einer Ladung von 3 × 96.500 Coulomb (3 F) entspricht..
Berechnen Sie die Masse an Kupfer (Cu), die sich während eines Elektrolyseprozesses auf der Kathode ablagert, wobei 50 Minuten lang eine Stromstärke von 2,5 Ampere (C / s oder A) angelegt wird. Der Strom fließt durch eine Lösung von Kupfer (II). Atomgewicht von Cu = 63,5 g / mol.
Die Gleichung für die Reduktion von Kupfer (II) -Ionen zu metallischem Kupfer lautet wie folgt:
Cuzwei+ + 2 e-=> Cu
Pro 2 Mol Elektronen werden 63,5 g Cu (Atomgewicht) auf der Kathode abgeschieden, was 2 (9,65 · 10) entspricht4 Coulomb / Mol). Das heißt, 2 Faraday.
Im ersten Teil wird die Anzahl der Coulomb bestimmt, die die Elektrolysezelle passieren. 1 Ampere entspricht 1 Coulomb / Sekunde.
C = 50 min × 60 s / min × 2,5 C / s
7,5 x 103 C.
Berechnen Sie dann aus der Masse des Kupfers, das durch einen elektrischen Strom abgeschieden wird, der 7,5 x 10 liefert3 C Die Faradaysche Konstante wird verwendet:
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
Die Masse einer auf einer Elektrode abgelagerten Substanz ist direkt proportional zur auf die Elektrode übertragenen Elektrizitätsmenge. Dies ist eine akzeptierte Aussage von Faradays erstem Gesetz, die unter anderem folgende Aussagen enthält:
Die Menge einer Substanz, die an jeder Elektrode oxidiert oder reduziert wird, ist direkt proportional zur Menge an Elektrizität, die durch die Zelle fließt..
Faradays erstes Gesetz kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:
m = (Q / F) x (M / z)
m = Masse der auf der Elektrode abgelagerten Substanz (Gramm).
Q = elektrische Ladung, die in Coulomb durch die Lösung geleitet wurde.
F = Faradaysche Konstante.
M = Atomgewicht des Elements
Z = Valenznummer des Elements.
M / z steht für das Äquivalentgewicht.
Die reduzierte oder oxidierte Menge einer Chemikalie auf einer Elektrode ist proportional zu ihrem Äquivalentgewicht.
Faradays zweites Gesetz kann wie folgt geschrieben werden:
m = (Q / F) x PEq
Die Kenntnis des elektrochemischen Gleichgewichtspotentials der verschiedenen Ionen ist in der Elektrophysiologie wichtig. Sie kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = elektrochemisches Gleichgewichtspotential eines Ions
R = Gaskonstante, ausgedrückt als: 8,31 J. mol-1. K.
T = Temperatur ausgedrückt in Grad Kelvin
Ln = natürlicher oder natürlicher Logarithmus
z = Wertigkeit des Ions
F = Faradaysche Konstante
C1 und C2 sind die Konzentrationen desselben Ions. C1 kann zum Beispiel die Konzentration des Ions außerhalb der Zelle und C2 seine Konzentration innerhalb der Zelle sein..
Dies ist ein Beispiel für die Verwendung der Faraday-Konstante und dafür, wie ihre Einrichtung in vielen Bereichen der Forschung und des Wissens von großem Nutzen war..
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