PATULOY NA FARADAY: MGA PANG-EKSPERIMENTONG ASPETO, HALIMBAWA, AY GUMAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang pare-pareho ng Faraday ay isang dami ng yunit ng koryente na tumutugma sa pagkakaroon o pagkawala ng isang nunal ng mga electron sa pamamagitan ng isang elektrod; at samakatuwid, sa pagpasa ng 6.022 · 10 ²³ electron.

Ang pare-pareho na ito ay kinakatawan din ng titik F, na tinatawag na Faraday. Ang isang F ay katumbas ng 96,485 coulomb / nunal. Mula sa kidlat sa bagyo na nakakuha ng isang ideya sa dami ng koryente ng isang F.

Pinagmulan: Pixnio

Ang coulomb (c) ay tinukoy bilang ang halaga ng pagsingil na dumaan sa isang naibigay na punto sa isang conductor, kapag 1 ampere ng mga kasalukuyang kasalukuyang daloy ng daloy para sa isang segundo. Gayundin, ang isang ampere ng kasalukuyang ay katumbas ng isang coulomb bawat segundo (C / s).

Kapag mayroong daloy ng 6.022 · 10 ²³ electron (bilang ni Avogadro), ang halaga ng singil ng koryente na kung saan ay tumutukoy ay maaaring kalkulahin. Paano?

Alam ang singil ng isang indibidwal na elektron (1,602 · 10 ^-19 coulomb) at pinarami ito ng NA, numero ni Avogadro (F = Na · e ^- ). Ang resulta ay, tulad ng tinukoy sa simula, 96,485.3365 C / mol e ^- , karaniwang bilugan sa 96,500C / mol.

Mga pang-eksperimentong aspeto ng Faraday pare-pareho

Ang bilang ng mga moles ng mga electron na ginawa o natupok sa isang elektrod ay maaaring malaman sa pamamagitan ng pagtukoy ng halaga ng isang elemento na idineposito sa katod o anode sa panahon ng electrolysis.

Ang halaga ng pare-pareho ng Faraday ay nakuha sa pamamagitan ng pagtimbang ng halaga ng pilak na idineposito sa electrolysis sa pamamagitan ng isang tiyak na kuryente; ang pagtimbang ng cathode bago at pagkatapos ng electrolysis. Gayundin, kung ang atomic na bigat ng elemento ay kilala, ang bilang ng mga moles ng metal na idineposito sa elektrod ay maaaring kalkulahin.

Dahil ang ugnayan sa pagitan ng bilang ng mga moles ng isang metal na idineposito sa katod sa panahon ng electrolysis at ang bilang ng mga moles ng mga electron na inilipat sa proseso ay nalalaman, ang isang relasyon ay maaaring maitatag sa pagitan ng mga de-koryenteng singil na ibinigay at ang bilang ng moles ng mga electron na inilipat.

Ang ipinapahiwatig na kaugnayan ay nagbibigay ng isang palaging halaga (96,485). Nang maglaon, tinawag ang halagang ito, bilang paggalang sa mananaliksik ng Ingles, palagiang Faraday.

Michael Faraday

Si Michael Faraday, isang British researcher, ay ipinanganak sa Newington, noong Setyembre 22, 1791. Namatay siya sa Hampton, noong Agosto 25, 1867, sa edad na 75.

Pinag-aralan niya ang electromagnetism at electrochemistry. Kasama sa kanyang mga pagtuklas ang electromagnetic induction, diamagnetism, at electrolysis.

Ang relasyon sa pagitan ng mga moles ng mga elektron at pare-pareho ang Faraday

Ang tatlong halimbawa sa ibaba ay naglalarawan ng ugnayan sa pagitan ng mga moles ng mga electron na inilipat at pare-pareho ang Faraday.

Ang Na ⁺ sa may tubig na solusyon ay nakakakuha ng isang elektron sa katod at 1 nunal ng metallic Na idineposito, na kumokonsulta ng 1 mole ng mga electron na naaayon sa isang singil na 96,500 coulomb (1 F).

Ang Mg ²⁺ sa isang may tubig na solusyon ay nakakakuha ng dalawang elektron sa katod at 1 mole ng metallic Mg ay idineposito, na kumokonsulta ng 2 moles ng mga electron na tumutugma sa isang singil ng 2 × 96,500 coulomb (2 F).

Ang Al ³⁺ sa isang may tubig na solusyon ay nakakakuha ng tatlong mga electron sa cathode at 1 mole ng metallic Al ay idineposito, na kumokonsulta ng 3 moles ng mga electron na naaayon sa isang singil ng 3 × 96,500 coulomb (3 F).

Numero ng halimbawa ng electrolysis

Kalkulahin ang masa ng tanso (Cu) na idineposito sa katod sa panahon ng isang proseso ng electrolysis, na may kasalukuyang kasidhian na 2.5 ampere (C / s o A) na inilapat para sa 50 minuto. Ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng isang solusyon ng tanso (II). Atomic na bigat ng Cu = 63.5 g / mol.

Ang equation para sa pagbawas ng mga tanso (II) ions sa metal na tanso ay ang mga sumusunod:

Cu ²⁺ + 2 e ^- => Cu

63.5 g ng Cu (bigat ng atom) ay idineposito sa katod para sa bawat 2 moles ng mga electron na katumbas ng 2 (9.65 · 10 ⁴ coulomb / nunal). Iyon ay, 2 Faraday.

Sa unang bahagi, ang bilang ng mga coulombs na dumadaan sa electrolytic cell ay tinutukoy. Ang 1 ampere ay katumbas ng 1 coulomb / segundo.

C = 50 min x 60 s / min x 2.5 C / s

7.5 x 10 ³ C

Pagkatapos, upang makalkula ang masa ng tanso na idineposito ng isang electric current na nagbibigay ng 7.5 x 10 ³ C, ginagamit ang Faraday na pare-pareho:

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

Mga batas ng Faraday para sa electrolysis

Unang Batas

Ang masa ng isang sangkap na idineposito sa isang elektrod ay direktang proporsyonal sa dami ng koryente na inilipat sa elektrod. Ito ay isang tinanggap na pahayag ng unang batas ng Faraday, na mayroon, bukod sa iba pang mga pahayag, ang mga sumusunod:

Ang dami ng isang sangkap na sumasailalim sa oksihenasyon o pagbawas sa bawat elektrod ay direktang proporsyonal sa dami ng koryente na dumadaan sa cell.

Ang unang batas ni Faraday ay maaaring maipahayag sa matematika tulad ng sumusunod:

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

m = masa ng sangkap na idineposito sa elektrod (gramo).

Q = electric singil na dumaan sa solusyon sa mga coulombs.

F = walang tigil na Faraday.

M = bigat ng elemento ng elemento

Z = valence number ng elemento.

Ang M / z ay kumakatawan sa katumbas na timbang.

Pangalawang batas

Ang nabawasan o na-oxidized na halaga ng isang kemikal sa isang elektrod ay proporsyonal sa katumbas nitong timbang.

Ang ikalawang batas ni Faraday ay maaaring isulat tulad ng sumusunod:

m = (Q / F) x PEq

Gamitin sa pagtantya ng potensyal na balanse ng electrochemical ng isang ion

Ang kaalaman ng potensyal na balanse ng electrochemical ng iba't ibang mga ion ay mahalaga sa electrophysiology. Maaari itong kalkulahin sa pamamagitan ng paglalapat ng sumusunod na pormula:

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

Vion = electrochemical equilibrium potensyal ng isang ion

R = gas pare-pareho, ipinahayag bilang: 8.31 J.mol ^-1 . K

T = temperatura na ipinahayag sa mga degree Kelvin

Ln = natural o natural logarithm

z = valence ng ion

F = pare-pareho ang Faraday

Ang C1 at C2 ay ang mga konsentrasyon ng parehong ion. Ang C1 ay maaaring, halimbawa, ang konsentrasyon ng ion sa labas ng cell, at C2, ang konsentrasyon nito sa loob ng cell.

Ito ay isang halimbawa ng paggamit ng pare-pareho ng Faraday at kung paano naging mahusay ang paggamit nito sa maraming larangan ng pananaliksik at kaalaman.

Mga Sanggunian

1. Wikipedia. (2018). Pare-pareho ang Faraday. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
2. Pagsasanay sa Science. (Marso 27, 2013). Ang electrolysis ni Faraday. Nabawi mula sa: prakticaciencia.blogspot.com
3. Montoreano, R. (1995). Manwal ng Physiology at Biophysics. 2 ay ^nagbibigay Edition. Ang editorial Clemente Editores CA
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
5. Giunta C. (2003). Faraday electrochemistry. Nabawi mula sa: web.lemoyne.edu