HẰNG SỐ FARADAY: CÁC KHÍA CẠNH THỬ NGHIỆM, VÍ DỤ, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2025

Các Hằng số Faraday là một đơn vị định lượng điện tương ứng với lãi lỗ của một mol electron bằng một điện cực; và do đó, ở đoạn 6,022 · 10 ²³ electron.

Hằng số này cũng được biểu diễn bằng chữ F, được gọi là Faraday. Một F bằng 96.485 coulomb / mol. Từ tia chớp trong bầu trời bão tố, bạn sẽ có một ý tưởng về lượng điện F.

Nguồn: Pixnio

Coulomb (c) được định nghĩa là lượng điện tích đi qua một điểm nhất định trên một dây dẫn, khi dòng điện chạy 1 ampe trong một giây. Ngoài ra, một ampe dòng điện tương đương với một coulomb trên giây (C / s).

Khi có một dòng 6,022 · 10 ²³ electron (số Avogadro), lượng điện tích mà nó tương ứng có thể được tính toán. Làm sao?

Biết điện tích của một electron riêng (1,602 · 10 ^-19 coulomb) và nhân nó với NA, số Avogadro (F = Na · e ^- ). Kết quả là, như đã xác định ở đầu, 96.485,3365 C / mol e ^- , thường được làm tròn thành 96.500C / mol.

Các khía cạnh thực nghiệm của hằng số Faraday

Số mol electron được tạo ra hoặc tiêu thụ trong một điện cực có thể được biết bằng cách xác định số lượng của một nguyên tố được gửi trên catốt hoặc anốt trong quá trình điện phân.

Giá trị của hằng số Faraday nhận được bằng cách cân lượng bạc lắng đọng trong điện phân bằng một dòng điện nhất định; cân cực âm trước và sau khi điện phân. Ngoài ra, nếu biết khối lượng nguyên tử của nguyên tố, có thể tính được số mol kim loại đọng lại trên điện cực.

Vì đã biết mối quan hệ giữa số mol kim loại bám vào catot trong quá trình điện phân và số mol electron chuyển qua trong quá trình đó nên có thể thiết lập mối quan hệ giữa điện tích cung cấp và số số mol electron chuyển.

Quan hệ được chỉ ra cho một giá trị không đổi (96,485). Sau đó, giá trị này được gọi là hằng số Faraday để vinh danh nhà nghiên cứu người Anh.

Michael Faraday

Michael Faraday, một nhà nghiên cứu người Anh, sinh ra ở Newington, vào ngày 22 tháng 9 năm 1791. Ông mất ở Hampton, vào ngày 25 tháng 8 năm 1867, hưởng thọ 75 tuổi.

Ông học điện từ và điện hóa học. Những khám phá của ông bao gồm cảm ứng điện từ, từ tính và điện phân.

Mối quan hệ giữa số mol electron và hằng số Faraday

Ba ví dụ dưới đây minh họa mối quan hệ giữa số mol electron được chuyển và hằng số Faraday.

Na ⁺ trong dung dịch nước thu được một điện tử ở cực âm và 1 mol Na kim loại được lắng đọng, tiêu thụ 1 mol điện tử tương ứng với điện tích 96.500 coulomb (1 F).

Mg ²⁺ trong dung dịch nước thu được hai điện tử ở cực âm và 1 mol kim loại Mg được lắng đọng, tiêu thụ 2 mol điện tử tương ứng với điện tích 2 × 96.500 coulomb (2 F).

Al ³⁺ trong dung dịch nước thu được ba điện tử ở cực âm và 1 mol kim loại Al được lắng đọng, tiêu thụ 3 mol điện tử tương ứng với điện tích 3 × 96.500 coulomb (3 F).

Một số ví dụ về điện phân

Tính khối lượng đồng (Cu) bám vào catot trong một quá trình điện phân, dòng điện có cường độ 2,5 ampe (C / s hoặc A) tác dụng trong 50 phút. Dòng điện chạy qua một dung dịch bằng đồng (II). Khối lượng nguyên tử của Cu = 63,5 g / mol.

Phương trình khử ion đồng (II) thành đồng kim loại như sau:

Cu ²⁺ + 2 e ^- => Cu

63,5 g Cu (khối lượng nguyên tử) được đặt trên catot cứ 2 mol electron thì tương đương với 2 (9,65 · 10 ⁴ coulomb / mol). Đó là, 2 Faraday.

Trong phần đầu tiên, số lượng coulombs đi qua tế bào điện phân được xác định. 1 ampe bằng 1 coulomb / giây.

C = 50 phút x 60 giây / phút x 2,5 C / giây

7,5 x 10 ³ C

Sau đó, để tính khối lượng đồng lắng đọng bởi dòng điện cung cấp 7,5 x 10 ³ C, hằng số Faraday được sử dụng:

g Cu = 7,5 10 ³ C x 1 mol e ^- / 9,65 10 ⁴ C x 63,5 g Cu / 2 mol e ^-

2,47 g Cu

Định luật Faraday về điện phân

Luật đầu tiên

Khối lượng của một chất lắng trên một điện cực tỷ lệ thuận với điện lượng chuyển sang điện cực. Đây là một phát biểu được chấp nhận về định luật đầu tiên của Faraday, hiện có, trong số các phát biểu khác, như sau:

Lượng chất trải qua quá trình oxy hóa hoặc khử ở mỗi điện cực tỷ lệ thuận với lượng điện đi qua tế bào.

Định luật đầu tiên của Faraday có thể được biểu diễn bằng toán học như sau:

m = (Q / F) x (M / z)

m = khối lượng chất đọng trên điện cực (gam).

Q = điện tích truyền qua dung dịch trong ống dẫn.

F = hằng số Faraday.

M = khối lượng nguyên tử của nguyên tố

Z = số hóa trị của nguyên tố.

M / z đại diện cho trọng lượng tương đương.

Luật thứ hai

Lượng hóa chất bị khử hoặc bị oxy hóa trên điện cực tỷ lệ với trọng lượng tương đương của nó.

Định luật thứ hai của Faraday có thể được viết như sau:

m = (Q / F) x PEq

Sử dụng để ước tính thế cân bằng điện hóa của một ion

Kiến thức về thế cân bằng điện hóa của các ion khác nhau rất quan trọng trong điện sinh lý học. Nó có thể được tính bằng cách áp dụng công thức sau:

Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)

Vion = thế cân bằng điện hóa của một ion

R = hằng số khí, được biểu thị bằng: 8,31 J.mol ^-1 . K

T = nhiệt độ tính bằng độ Kelvin

Ln = tự nhiên hoặc logarit tự nhiên

z = hóa trị của ion

F = hằng số Faraday

C1 và C2 là nồng độ của cùng một ion. Ví dụ, C1 có thể là nồng độ của ion bên ngoài tế bào và C2 là nồng độ của nó bên trong tế bào.

Đây là một ví dụ về việc sử dụng hằng số Faraday và cách thiết lập nó đã được sử dụng rất nhiều trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và kiến ​​thức.

Người giới thiệu

1. Wikipedia. (2018). Hằng số Faraday. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
2. Thực hành Khoa học. (Ngày 27 tháng 3 năm 2013). Sự điện phân của Faraday. Phục hồi từ: Pracaciencia.blogspot.com
3. Montoreano, R. (1995). Cẩm nang Sinh lý và Sinh lý. 2 ^cho Edition. Biên tập viên Clemente Editores CA
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
5. Giunta C. (2003). Faraday điện hóa học. Được khôi phục từ: web.lemoyne.edu