패러데이 상수 : 실험적 측면, 예, 사용 - 화학

패러데이 상수는 전력 계량 장치라는 이득 또는 전극에 의해 전자 1 몰의 감소에 대응하고; 따라서 6.022 · 10 ^{23 개의} 전자 가 지나갈 때 .

이 상수는 Faraday라고하는 문자 F로도 표시됩니다. 하나의 F는 96,485 쿨롱 / 몰과 같습니다. 폭풍우 치는 하늘의 번개에서 당신은 전기의 양에 대한 아이디어를 얻습니다.

출처 : Pixnio

쿨롱 (c)은 1 암페어의 전류가 1 초 동안 흐를 때 도체의 주어진 지점을 통과하는 전하량으로 정의됩니다. 또한 전류 1 암페어는 초당 1 쿨롱 (C / s)과 같습니다.

6.022 · 10 ^{23 개의} 전자 (Avogadro의 수)의 흐름이있을 때 해당하는 전하량을 계산할 수 있습니다. 어떻게?

개별 전자 (1,602 * (10)의 전하 알면 ^-19 쿨롱)을하고 NA를 승산하여, 아보가드로 수 (NA = F * E ^- ). 처음, 96,485.3365 C / 몰 예에서 정의 된 바와 같은 결과가된다 ^- 일반적 96,500C / 몰 반올림.

패러데이 상수의 실험적 측면

전극에서 생성되거나 소비되는 전자의 몰수는 전기 분해 동안 음극 또는 양극에 증착되는 원소의 양을 결정하여 알 수 있습니다.

패러데이 상수의 값은 특정 전류에 의해 전기 분해에 침착 된 은의 양을 칭량하여 얻었습니다. 전해 전후 음극의 무게를 측정합니다. 또한 원소의 원자량을 알면 전극에 증착 된 금속의 몰수를 계산할 수 있습니다.

전기 분해 과정에서 음극에 증착되는 금속의 몰수와 공정에서 전달되는 전자의 몰수 사이의 관계가 알려져 있기 때문에 공급되는 전하와 수 사이의 관계가 성립 될 수 있습니다. 전송 된 전자 몰의.

표시된 관계는 상수 값 (96,485)을 제공합니다. 나중에이 값은 영국 연구원을 기리기 위해 패러데이 상수라고 불 렸습니다.

마이클 패러데이

영국 연구원 인 Michael Faraday는 1791 년 9 월 22 일 Newington에서 태어났습니다. 그는 1867 년 8 월 25 일에 75 세의 나이로 Hampton에서 사망했습니다.

그는 전자기학과 전기 화학을 공부했습니다. 그의 발견에는 전자기 유도, 반자성 및 전기 분해가 포함됩니다.

전자 몰과 패러데이 상수 간의 관계

아래의 세 가지 예는 전달 된 전자 몰과 패러데이 상수 사이의 관계를 보여줍니다.

수용액에서 Na ⁺ 는 음극에서 전자 1 개를 얻고 금속 Na 1 몰이 증착되어 96,500 쿨롱 (1F)의 전하에 해당하는 1 몰의 전자를 소비합니다.

수용액의 Mg ²⁺ 는 음극에서 2 개의 전자를 얻고 1 몰의 금속성 Mg가 증착되어 2 x 96,500 쿨롱 (2F)의 전하에 해당하는 2 몰의 전자를 소비합니다.

수용액의 Al ³⁺ 는 음극에서 3 개의 전자를 얻고 1 몰의 금속 Al이 증착되어 3 x 96,500 쿨롱 (3F)의 전하에 해당하는 3 몰의 전자를 소비합니다.

전기 분해의 수치 예

50 분 동안 2.5 암페어 (C / s 또는 A)의 전류 강도를 적용하여 전기 분해 과정 중에 음극에 증착 된 구리 (Cu)의 질량을 계산합니다. 전류는 구리 용액 (II)을 통해 흐릅니다. Cu의 원자량 = 63.5g / mol.

구리 (II) 이온을 금속 구리로 환원하는 방정식은 다음과 같습니다.

Cu ²⁺ + 2 e ^- => Cu

구리 (원자량) 63.5 g의 2 (9.65 · 10에 상당하는 전자의 매 2 몰 용 음극 상에 침착되는 ⁴ 쿨롱 / 몰). 즉, 2 Faraday입니다.

첫 번째 부분에서는 전해조를 통과하는 쿨롱의 수가 결정됩니다. 1 암페어는 1 쿨롱 / 초와 같습니다.

C = 50 분 x 60 초 / 분 x 2.5C / 초

7.5 x 10 ³ C

그런 다음 7.5 x 10 ³ C 를 공급하는 전류에 의해 증착 된 구리의 질량을 계산하기 위해 패러데이 상수가 사용됩니다.

7.5 g의 Cu = 10 ³ C 1 몰 E X ^- / 9.65 10 ⁴ C X 63.5 g의 Cu / 2 몰 전자 ^-

2.47g Cu

패러데이의 전기 분해 법칙

제 1 법칙

전극에 증착 된 물질의 질량은 전극으로 전달되는 전기의 양에 정비례합니다. 이것은 패러데이의 첫 번째 법칙에 대한 승인 된 진술이며, 다른 진술 중에서도 다음과 같습니다.

각 전극에서 산화 또는 환원되는 물질의 양은 세포를 통과하는 전기의 양에 정비례합니다.

패러데이의 첫 번째 법칙은 다음과 같이 수학적으로 표현할 수 있습니다.

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

m = 전극에 증착 된 물질의 질량 (그램).

Q = 용액을 통과 한 전하 (쿨롱).

F = 패러데이 상수.

M = 원소의 원자량

Z = 요소의 원자가 번호.

M / z는 당량을 나타냅니다.

두 번째 법칙

전극에있는 화학 물질의 감소 또는 산화 량은 그 당량에 비례합니다.

패러데이의 두 번째 법칙은 다음과 같이 작성할 수 있습니다.

m = (Q / F) x PEq

이온의 전기 화학적 평형 전위를 추정하는 데 사용

다른 이온의 전기 화학적 평형 전위에 대한 지식은 전기 생리학에서 중요합니다. 다음 공식을 적용하여 계산할 수 있습니다.

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

Vion = 이온의 전기 화학적 평형 전위

R = 가스 상수, 다음과 같이 표현됨 : 8.31 J.mol ^-1 . 케이

T = 켈빈으로 표시되는 온도

Ln = 자연 로그 또는 자연 로그

z = 이온의 원자가

F = 패러데이 상수

C1과 C2는 같은 이온의 농도입니다. 예를 들어 C1은 세포 외부의 이온 농도이고 C2는 세포 내부의 농도 일 수 있습니다.

이것은 패러데이 상수의 사용과 그 설정이 많은 연구 및 지식 분야에서 얼마나 많이 사용되었는지에 대한 예입니다.

참고 문헌

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