Faraday constante

Quelle est la constante de Faraday?

La Faraday constante Il s'agit d'une unité d'électricité quantitative qui correspond à la quantité de charge électrique dans une mol d'électrons.

Cette constante est également représentée avec la lettre F, appelée faraday. A F équivaut à 96.485 Coulomb / Mol. Des rayons dans les tempêtes, une idée de la quantité d'électricité représente un F peut être extraite.

Le coulomb (c) est défini comme la quantité de charge qui passe par un point donné d'un conducteur, lorsque 1 ampère d'intensité de courant électrique circule d'une seconde. De plus, un ampère actuel équivaut à un coulomb par seconde (c / s).

Lorsqu'il y a un flux de 6 022 · 10²³ Electrons (le numéro Avogadro), vous pouvez calculer la quantité de charge électrique à laquelle il correspond. 

Connaître le fardeau d'un électron individuel (1 602 · 10^-19 Coulomb) est multiplié par Na, numéro Avogadro (f = n · e^-). Le résultat est, tel que défini au début, 96.485 3365 c / mol e^-, généralement arrondi à 96.500c / mol.

Aspects expérimentaux de Faraday constante

Vous pouvez connaître le nombre de moles d'électrons qui sont produits ou consommés dans une électrode, déterminant la quantité d'un élément déposé dans la cathode ou dans l'anode pendant l'électrolyse.

La valeur constante de Faraday a été obtenue en portant la quantité d'argent déposée en électrolyse par un certain courant électrique. La cathode pesait avant et après l'électrolyse.

Si le poids atomique de l'élément est connu, le nombre de moles de métal déposé dans l'électrode peut être calculé.

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Comme la relation entre le nombre de moles d'un métal qui est déposé dans la cathode pendant l'électrolyse, et le nombre d'électrons transférés dans le processus est connu, une relation entre la charge électrique fournie et le nombre peut être établi de moles de moles de électrons transférés.

La relation susmentionnée donne une valeur constante (96.485). Par la suite, cette valeur a été appelée, en l'honneur du chercheur anglais Michael Faraday, Faraday Constant.

Relation entre les moles d'électrons et la constante de Faraday

Les exemples suivants illustrent la relation entre les moles d'électrons transférés et la constante de Faraday.

- Puis un⁺ En solution aqueuse, il gagne un électron dans la cathode et déposé 1 mole de Na métallique, consommant 1 mol d'électrons qui correspondent à une charge de 96.500 Coulomb (1 F).

- Le mg²⁺ En solution aqueuse, il gagne deux électrons dans la cathode et déposé 1 mole de Mg métallique, consommant 2 moles d'électrons qui correspondent à une charge 2 × 96.500 Coulomb (2 F).

- L'al³⁺ En solution aqueuse, il gagne trois électrons dans la cathode et déposé 1 mol du métal, consommant 3 moles d'électrons qui correspondent à une charge de 3 × 96.500 Coulomb (3 F).

Exemple numérique d'électrolyse

Calculez la masse de cuivre (Cu) qui est déposée dans la cathode pendant un processus d'électrolyse, avec une intensité de courant de 2,5 ampères (c / s ou a) appliquée pendant 50 minutes. Le courant circule à travers une solution de cuivre (II). Poids atomique de Cu = 63,5 g / mol.

L'équation de la réduction des ions cuivre (ii) en cuivre métallique est la suivante:

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Cu²⁺    +     2 e^-=> Cu

63,5 g de Cu (poids atomique) sont déposés dans la cathode pour chaque 2 moles d'électrons équivalents à 2 (9,65 · 10⁴ Coulomb / mol). C'est-à-dire 2 Faraday.

Dans la première partie, le nombre de coulomb qui passe à travers la cellule électrolytique est déterminé. 1 ampère équivaut à 1 coulomb / seconde.

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

7,5 x 10³ C

Donc, pour calculer la masse de cuivre déposée par un courant électrique qui fournit 7,5 x 10³ C La constante de Faraday est utilisée:

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

Faraday Lois pour l'électrolyse

Première loi

La masse d'une substance déposée dans une électrode est directement proportionnelle à la quantité d'électricité transférée à l'électrode. Il s'agit d'une déclaration acceptée de la première loi de Faraday, existante, entre autres déclarations, ce qui suit:

La quantité d'une substance qui subit une oxydation ou une réduction de chaque électrode est directement proportionnelle à la quantité d'électricité qui passe par la cellule.

La première loi de Faraday peut s'exprimer mathématiquement comme suit:

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

M = masse de la substance déposée dans l'électrode (grammes).

Q = charge électrique qui a passé la solution à Coulomb.

F = constante de Faraday.

M = poids atomique de l'élément

Z = Numéro de Valencia de l'élément.

M / Z représente le poids équivalent.

Deuxième loi

La quantité réduite ou oxydée d'un produit chimique sur une électrode est proportionnelle à son poids équivalent.

La deuxième loi de Faraday peut être écrite comme suit:

m = (q / f) x peq

Utilisation dans l'estimation du potentiel d'équilibre électrochimique d'un ion

La connaissance du potentiel d'équilibre électrochimique des différents ions est importante en électrophysiologie. Il peut être calculé en appliquant la formule suivante:

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Vion = (rt / zf) ln (c1 / c2)

Vion = potentiel d'équilibre électrochimique

R = constante de gaz, exprimée comme: 8,31 J.mol^-1. K

T = température exprimée en degrés Kelvin

LN = logarithme naturel ou néérien

Z = Valencia del Ion

F = constante de Faraday

C1 et C2 sont les concentrations du même ion. C1 peut être, par exemple, la concentration de l'ion à l'étranger et C2, sa concentration à l'intérieur du cellulaire.

Ceci est un exemple de l'utilisation de la constante de Faraday et comme son établissement a été très utile dans de nombreux domaines de recherche et de connaissances.

Les références

1. Faraday constante. Récupéré de.Wikipédia.org
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Chimie (8.ª ed.). Cengage Learning.
3. Giunta c. (2003). Faraday electochimie. Web récupéré.Lemoyne.Édu