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..
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
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, 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..
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).
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
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.
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
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..
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.