Calculando a eficiência de Faraday
A eficiência de Faraday (Fe) é uma medida da eficiência de um processo eletroquímico, especificamente a razão da quantidade real de produto formada na quantidade teórica esperada com base na quantidade de carga aprovada. Veja como calculá -lo:
1. Determine a quantidade teórica do produto: *
Identifique a reação eletroquímica: Anote a equação química equilibrada para a reação que ocorre no eletrodo.
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Calcule a carga teórica: Use a Lei da Eletrólise de Faraday:
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q =nfz * Q =carga total passada (Coulombs)
* n =número de moles de elétrons envolvidos na reação
* F =constante de Faraday (96485 c/mol)
* z =número de elétrons transferidos por molécula de produto
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Calcule a massa teórica do produto: Use a estequiometria da reação para converter a carga teórica na massa teórica do produto.
2. Determine a quantidade real de produto: *
Meça a quantidade de produto formado: Isso pode ser feito através de várias técnicas, dependendo do produto e da reação específicos, como:
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pesando o produto: Para produtos sólidos
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Titulação: Para produtos dissolvidos
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cromatografia gasosa: Para produtos gasosos
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converta a quantidade medida em toupeiras: Use os fatores de conversão apropriados para o produto.
3. Calcule a eficiência de Faraday: *
Divida os moles reais do produto pelos toupeiros teóricos do produto: *
fe =(moles reais de produto / moles teóricos do produto) x 100% Exemplo: Digamos que estamos eletrolisando uma solução de sulfato de cobre (ii) (CUSO
4 ) depositar metal de cobre no cátodo. A reação é:
cu
2+
+ 2e
-
→ Cu
Passamos uma corrente de 1 ampere por 1 hora (3600 segundos) através da solução. Medimos a massa de cobre depositada em 0,635 g.
1. quantidade teórica de produto:
* q =it =(1 a) x (3600 s) =3600 c
* n =q/fz =3600 c/(96485 c/mol x 2) =0,0187 mol
* massa teórica de Cu =0,0187 mol x 63,55 g/mol =1,19 g
2. quantidade real de produto:
* massa real de Cu =0,635 g
3. eficiência de Faraday:
* fe =(0,635 g / 1,19 g) x 100% =53,4%
Portanto, a eficiência de Faraday do processo de eletroplatação de cobre é de 53,4%. Isso significa que apenas 53,4% da quantidade teórica de cobre foi depositada devido a fatores como reações colaterais, distribuição de corrente ineficiente ou perdas no processo.
Nota: A eficiência de Faraday pode variar amplamente, dependendo das condições de reação específicas, materiais de eletrodo e outros fatores. É crucial considerar esses fatores ao analisar e otimizar qualquer processo eletroquímico.
