A constante de Faraday é uma constante física que representa a carga elétrica de um mol de elétrons. Ela é fundamental na eletroquímica e está intimamente relacionada com o número de Avogadro e a carga elementar. A constante de Faraday é amplamente utilizada em experimentos e cálculos relacionados à eletrólise, pilhas e células eletroquímicas. Neste artigo, exploraremos os aspectos experimentais da constante de Faraday, apresentaremos um exemplo prático de seu cálculo e discutiremos alguns dos principais usos dessa importante constante na ciência e na tecnologia.
Locais de aplicação da constante de Faraday na eletroquímica e processos industriais.
A constante de Faraday é uma constante fundamental na eletroquímica e em processos industriais que envolvem reações eletroquímicas. Ela é representada pela letra F e possui o valor de aproximadamente 96.485 C/mol. A constante de Faraday desempenha um papel crucial na determinação da quantidade de carga elétrica envolvida em uma reação eletroquímica.
Na eletroquímica, a constante de Faraday é utilizada para calcular a quantidade de produto formado ou consumido em uma reação redox. Ela é essencial para determinar a eficiência de uma célula eletroquímica, bem como para prever a quantidade de corrente elétrica necessária para uma determinada reação.
Nos processos industriais, a constante de Faraday é aplicada em diversas áreas, como na produção de metais, na eletrólise de compostos químicos e na fabricação de baterias. Por exemplo, na indústria química, a constante de Faraday é utilizada para calcular a quantidade de eletricidade necessária para produzir determinados produtos químicos por meio de eletrólise.
Em resumo, a constante de Faraday é uma ferramenta fundamental na eletroquímica e em processos industriais que envolvem reações eletroquímicas. Seu uso permite calcular com precisão a quantidade de carga elétrica envolvida em uma reação, tornando-a essencial para o desenvolvimento e otimização de processos químicos e industriais.
Qual é a função da constante de Faraday na eletroquímica?
A constante de Faraday é uma constante física fundamental na área da eletroquímica. Ela representa a carga elétrica de um mol de elétrons e é de extrema importância para cálculos e medidas em sistemas eletroquímicos. Sua função principal é relacionar a quantidade de substância que está envolvida em uma reação eletroquímica com a corrente elétrica que passa através do sistema.
Na prática, a constante de Faraday é utilizada para converter a corrente elétrica em uma quantidade mensurável de substância em uma reação eletroquímica. Por exemplo, se soubermos a corrente elétrica que passa por um sistema eletroquímico e a duração dessa corrente, podemos utilizar a constante de Faraday para determinar a quantidade de material que foi transformado durante esse tempo.
Além disso, a constante de Faraday também é essencial para entender a relação entre a corrente elétrica e a quantidade de material que está sendo depositado ou consumido em uma eletrodo. Isso é fundamental em processos como a eletrodeposição de metais, onde a quantidade de material depositado está diretamente relacionada à corrente elétrica aplicada.
Em resumo, a constante de Faraday é uma ferramenta fundamental na eletroquímica, permitindo a conversão entre corrente elétrica e quantidade de substância em reações eletroquímicas. Sua importância é evidente em diversos experimentos e aplicações práticas dentro dessa área da química.
Aplicações da lei de Faraday eletromagnetismo em diferentes contextos industriais e tecnológicos atuais.
A lei de Faraday é uma importante lei da física que descreve a indução eletromagnética, ou seja, a geração de uma corrente elétrica em um circuito devido à variação do fluxo magnético que o atravessa. Essa lei tem diversas aplicações em diferentes contextos industriais e tecnológicos atuais.
Um exemplo prático da aplicação da lei de Faraday é a geração de energia elétrica em usinas hidrelétricas. Nessas usinas, a água em movimento faz girar turbinas que estão ligadas a geradores elétricos. A variação do fluxo magnético devido ao movimento das turbinas induz uma corrente elétrica, que é então utilizada para gerar energia.
Além disso, a lei de Faraday é utilizada em transformadores, motores elétricos, geradores de energia e até mesmo em tecnologias mais modernas, como os carros elétricos. Em todos esses casos, a indução eletromagnética descrita pela lei de Faraday desempenha um papel fundamental.
Em resumo, a lei de Faraday é essencial para o funcionamento de diversos dispositivos e tecnologias que utilizamos no dia a dia. Seu entendimento e aplicação são fundamentais para o avanço da indústria e da tecnologia em diversas áreas.
Principais experimentos realizados por Faraday para investigar a eletricidade e o magnetismo.
Michael Faraday foi um dos cientistas mais importantes do século XIX, responsável por importantes descobertas no campo da eletricidade e do magnetismo. Para investigar esses fenômenos, ele realizou uma série de experimentos que se tornaram fundamentais para o desenvolvimento da física moderna.
Um dos experimentos mais famosos de Faraday foi o da indução eletromagnética. Neste experimento, ele demonstrou que um campo magnético variável poderia gerar uma corrente elétrica em um circuito fechado. Essa descoberta foi a base para o desenvolvimento dos geradores elétricos e transformadores que utilizamos hoje em dia.
Outro experimento importante realizado por Faraday foi o da eletrólise. Neste experimento, ele mostrou que uma corrente elétrica poderia decompor substâncias químicas em seus elementos constituintes. Esse experimento foi fundamental para o entendimento da relação entre eletricidade e química.
Além desses experimentos, Faraday também realizou estudos sobre a relação entre eletricidade e magnetismo, demonstrando que um campo magnético podia influenciar o movimento de cargas elétricas. Essas descobertas foram fundamentais para o desenvolvimento da teoria eletromagnética de Maxwell.
Em resumo, os experimentos de Faraday foram essenciais para o progresso da ciência e da tecnologia. Suas descobertas abriram novos caminhos para a compreensão da eletricidade e do magnetismo, e suas contribuições continuam a influenciar a pesquisa nessa área até os dias de hoje.
Constante de Faraday: aspectos experimentais, exemplo, usos
A constante de Faraday é uma unidade quantitativa de electricidade correspondente ao ganho ou perda de um mole de electrões por um eléctrodo; e, por conseguinte, a passagem de 6,022 × 10 23 electrões.
Essa constante também é representada pela letra F, chamada Faraday. Um F é igual a 96.485 coulomb / mol. Dos raios nos céus tempestuosos é extraída uma idéia da quantidade de eletricidade que representa um F.
O coulomb (c) é definido como a quantidade de carga que passa através de um determinado ponto de um condutor, quando 1 ampere de corrente elétrica flui por um segundo. Além disso, um ampere de corrente é igual a um coulomb por segundo (C / s).
Quando não é um fluxo de 6.022 x 10 23 electrões (Número de Avogadro), pode-se calcular a quantidade de carga eléctrica que corresponde a. Como
Conhecendo a carga de um elétron individual (1.602 · 10 -19 coulomb) e multiplique-o por NA, número de Avogadro (F = Na · e – ). O resultado é, como definido no início, 96.485.3365 C / mol e – , geralmente arredondado para 96.500 C / mol.
Aspectos experimentais da constante de Faraday
O número de mols de elétrons produzidos ou consumidos em um eletrodo pode ser conhecido determinando a quantidade de um elemento que é depositado no cátodo ou no ânodo durante a eletrólise.
O valor constante de Faraday foi obtido pesando a quantidade de prata depositada na eletrólise por uma certa corrente elétrica; pesagem do cátodo antes e depois da eletrólise. Além disso, se o peso atômico do elemento for conhecido, o número de mols do metal depositado no eletrodo pode ser calculado.
Como é conhecida a relação entre o número de mols de um metal que é depositado no cátodo durante a eletrólise e o número de moles de elétrons que são transferidos no processo, uma relação entre a carga elétrica fornecida e o número pode ser estabelecida. moles de elétrons transferidos.
A proporção indicada fornece um valor constante (96.485). Posteriormente, esse valor foi nomeado, em homenagem ao pesquisador inglês, a constante de Faraday.
Michael Faraday
Michael Faraday, um pesquisador britânico, nasceu em Newington, em 22 de setembro de 1791. Ele morreu em Hampton, em 25 de agosto de 1867, aos 75 anos de idade.
Ele estudou eletromagnetismo e eletroquímica. Suas descobertas incluem indução eletromagnética, diamagnetismo e eletrólise.
Relação entre as toupeiras de elétrons e a constante de Faraday
Os três exemplos mostrados abaixo ilustram a relação entre as moles de elétrons transferidos e a constante de Faraday.
O Na + em solução aquosa ganha um elétron no cátodo e 1 mol de Na metálico é depositado, consumindo 1 mol de elétrons correspondendo a uma carga de 96.500 coulomb (1 F).
O Mg 2+ em solução aquosa ganha dois elétrons no cátodo e 1 mol de Mg metálico é depositado, consumindo 2 moles de elétrons correspondentes a uma carga de 2 × 96.500 coulomb (2 F).
Al 3+ em solução aquosa ganha três elétrons no cátodo e 1 mol de Al metálico é depositado, consumindo 3 moles de elétrons correspondentes a uma carga de 3 × 96.500 coulomb (3 F).
Exemplo numérico de eletrólise
Calcule a massa de cobre (Cu) depositada no cátodo durante um processo de eletrólise, com intensidade de corrente de 2,5 amperes (C / s ou A) aplicada por 50 minutos. A corrente flui através de uma solução de cobre (II). Peso atômico de Cu = 63,5 g / mol.
A equação para a redução de íons cobre (II) em cobre metálico é a seguinte:
Cu 2+ + 2 e – => Cu
63,5 g de Cu (peso atômico) são depositados no cátodo para cada 2 moles de elétrons equivalentes a 2 (9,65 · 10 4 coulomb / mol). Ou seja, 2 Faraday.
Na primeira parte, é determinado o número de coulombs que passam através da célula eletrolítica. 1 ampere é igual a 1 coulomb / segundo.
C = 50 min x 60 s / min x 2,5 C / s
7,5 x 10 3 C
Então, para calcular a massa de cobre depositada por uma corrente elétrica que fornece 7,5 x 10 3 C, a constante de Faraday é usada:
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
Leis de Faraday para eletrólise
Primeira lei
A massa de uma substância depositada em um eletrodo é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade transferida para o eletrodo. Esta é uma declaração aceita da primeira lei de Faraday, havendo, entre outras declarações, o seguinte:
A quantidade de uma substância que sofre oxidação ou redução em cada eletrodo é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade que passa através da célula.
A primeira lei de Faraday pode ser expressa matematicamente da seguinte maneira:
m = (Q / F) x (M / z)
m = massa da substância depositada no eletrodo (gramas).
Q = carga elétrica que passou pela solução em coulomb.
F = Faraday constante.
M = peso atômico do elemento
Z = número de valência do elemento.
M / z representa o peso equivalente.
Segunda lei
A quantidade reduzida ou oxidada de um produto químico em um eletrodo é proporcional ao seu peso equivalente.
A segunda lei de Faraday pode ser escrita da seguinte forma:
m = (Q / F) x PEq
Use na estimativa do potencial de equilíbrio eletroquímico de um íon
O conhecimento do potencial de equilíbrio eletroquímico de diferentes íons é importante em eletrofisiologia. Pode ser calculado aplicando a seguinte fórmula:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = potencial de equilíbrio eletroquímico de um íon
R = constante de gás, expressa em: 8,31 J.mol -1 . K
T = temperatura expressa em graus Kelvin
Ln = logaritmo natural ou neperiano
z = valência do íon
F = constante de Faraday
C1 e C2 são as concentrações do mesmo íon. C1 pode ser, por exemplo, a concentração do íon no exterior da célula e C2, sua concentração no interior da célula.
Este é um exemplo do uso da constante de Faraday e como seu estabelecimento tem sido muito útil em vários campos de pesquisa e conhecimento.
Referências
- Wikipedia (2018). Faraday constante. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Prática científica. (27 de março de 2013). Eletrólise de Faraday. Recuperado de: practiceaciencia.blogspot.com
- Montoreano, R. (1995). Manual de Fisiologia e Biofísica. 2 dá Edition. Editorial Clemente Editores CA
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
- Giunta C. (2003). Eletroquímica de Faraday. Recuperado de: web.lemoyne.edu