Aspetti sperimentali costanti di Faraday, ad esempio, utilizza

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Egbert Haynes

Il La costante di Faraday È un'unità quantitativa di elettricità che corrisponde al guadagno o alla perdita di una mole di elettroni da parte di un elettrodo; e quindi, a un ritmo di 6.022 · 102. 3 elettroni.

Questa costante è rappresentata anche dalla lettera F, chiamata Faraday. Una F è uguale a 96.485 coulomb / mole. Dai fulmini nei cieli tempestosi si ha un'idea della quantità di elettricità rappresentata da una F..

Fonte: Pixnio

Il coulomb (c) è definito come la quantità di carica che passa attraverso un dato punto su un conduttore, quando 1 ampere di corrente elettrica scorre per un secondo. Allo stesso modo, un ampere di corrente è uguale a un coulomb al secondo (C / s).

Quando c'è un flusso di 6.022 102. 3 elettroni (numero di Avogadro), è possibile calcolare la quantità di carica elettrica a cui corrisponde. Come?

Conoscere la carica di un singolo elettrone (1.602 · 10-19 coulomb) e moltiplicalo per NA, il numero di Avogadro (F = Na-). Il risultato è, come definito all'inizio, 96.485,3365 C / mol e-, solitamente arrotondato a 96.500C / mol.

Indice articolo

  • 1 Aspetti sperimentali della costante di Faraday
    • 1.1 Michael Faraday
  • 2 Relazione tra le moli degli elettroni e la costante di Faraday
  • 3 Esempio numerico di elettrolisi
  • 4 leggi di Faraday per l'elettrolisi
    • 4.1 Prima legge
    • 4.2 Seconda legge
  • 5 Utilizzare per stimare il potenziale di equilibrio elettrochimico di uno ione
  • 6 Riferimenti

Aspetti sperimentali della costante di Faraday

Il numero di moli di elettroni che vengono prodotti o consumati in un elettrodo può essere noto determinando la quantità di un elemento che viene depositato sul catodo o sull'anodo durante l'elettrolisi..

Il valore della costante di Faraday è stato ottenuto pesando la quantità di argento depositato nell'elettrolisi da una certa corrente elettrica; pesare il catodo prima e dopo l'elettrolisi. Inoltre, se si conosce il peso atomico dell'elemento, si può calcolare il numero di moli del metallo depositato sull'elettrodo.

Poiché è nota la relazione tra il numero di moli di un metallo che si deposita sul catodo durante l'elettrolisi e il numero di moli di elettroni che vengono trasferiti nel processo, è possibile stabilire una relazione tra la carica elettrica fornita e il numero di moli di elettroni trasferiti.

La relazione indicata fornisce un valore costante (96,485). Successivamente, questo valore è stato chiamato, in onore del ricercatore inglese, costante di Faraday.

Michael Faraday

Michael Faraday, un ricercatore britannico, è nato a Newington, il 22 settembre 1791. Morì ad Hampton, il 25 agosto 1867, all'età di 75 anni..

Ha studiato elettromagnetismo ed elettrochimica. Le sue scoperte includono l'induzione elettromagnetica, il diamagnetismo e l'elettrolisi..

Relazione tra le moli degli elettroni e la costante di Faraday

I tre esempi mostrati di seguito illustrano la relazione tra le moli di elettroni trasferiti e la costante di Faraday..

Poi un+ in soluzione acquosa, un elettrone guadagna al catodo e 1 mole di Na metallico viene depositata, consumando 1 mole di elettroni corrispondente a una carica di 96.500 coulomb (1 F).

Il MgDue+ in soluzione acquosa si ottengono due elettroni al catodo e si deposita 1 mole di Mg metallico, consumando 2 moli di elettroni corrispondenti ad una carica di 2 × 96.500 coulomb (2 F).

L'Al3+ In soluzione acquosa, guadagna tre elettroni al catodo e si deposita 1 mole di Al metallico, consumando 3 moli di elettroni corrispondenti a una carica di 3 × 96.500 coulomb (3 F).

Esempio numerico di elettrolisi

Calcola la massa di rame (Cu) che si deposita sul catodo durante un processo di elettrolisi, con un'intensità di corrente di 2,5 ampere (C / so A) applicata per 50 minuti. La corrente scorre attraverso una soluzione di rame (II). Peso atomico di Cu = 63,5 g / mol.

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

CuDue+    +     2 e-=> Cu

63,5 g di Cu (peso atomico) vengono depositati sul catodo per ogni 2 moli di elettroni che equivale a 2 (9,65 · 104 coulomb / mol). Cioè, 2 Faraday.

Nella prima parte viene determinato il numero di coulomb che passano attraverso 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, calcolare dalla massa di rame depositata da una corrente elettrica che fornisce 7,5 x 103  C si usa la costante di Faraday:

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 su un elettrodo è direttamente proporzionale alla quantità di elettricità trasferita all'elettrodo. Questa è una dichiarazione accettata della prima legge di Faraday, esistente, tra le altre dichiarazioni, la seguente:

La quantità di una sostanza che subisce l'ossidazione o la riduzione ad ogni 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 sull'elettrodo (grammi).

Q = carica elettrica che è passata attraverso la soluzione in coulomb.

F = costante di Faraday.

M = peso atomico dell'elemento

Z = numero di valenza 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

Utilizzare 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 di uno ione

R = costante dei gas, espressa come: 8,31 J.mol-1. K

T = temperatura espressa in gradi Kelvin

Ln = logaritmo naturale o naturale

z = valenza dello ione

F = costante di Faraday

C1 e C2 sono le concentrazioni dello stesso ione. C1 può essere, ad esempio, la concentrazione dello ione all'esterno della cellula e C2 la sua concentrazione all'interno della cellula..

Questo è un esempio dell'uso della costante di Faraday e di come la sua istituzione sia stata di grande utilità in molti campi della ricerca e della conoscenza..

Riferimenti

  1. Wikipedia. (2018). Costante di Faraday. Estratto da: en.wikipedia.org
  2. Pratica la scienza. (27 marzo 2013). L'elettrolisi di Faraday. Estratto da: practicaciencia.blogspot.com
  3. Montoreano, R. (1995). Manuale di Fisiologia e Biofisica. Due Edizione. Editoriale Clemente Editore C.A.
  4. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
  5. Giunta C. (2003). Elettrochimica di Faraday. Recupero da: web.lemoyne.edu

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