Hvordan beregner du Faraday -effektiviteten?

Beregning af Faraday -effektivitet

Faraday Efficiency (Fe) er et mål for effektiviteten af ​​en elektrokemisk proces, specifikt forholdet mellem den faktiske mængde produkt, der er dannet og det forventede teoretiske beløb, baseret på det gebyrbeløb. Sådan beregner du det:

1. Bestem den teoretiske mængde produkt:

* Identificer den elektrokemiske reaktion: Skriv den afbalancerede kemiske ligning til reaktionen, der finder sted ved elektroden.

* Beregn den teoretiske afgift: Brug Faradays lov om elektrolyse:

* q =nfz

* Q =Total Charge bestået (Coulombs)

* n =antal mol elektroner involveret i reaktionen

* F =Faradays konstant (96485 c/mol)

* z =antal overførte elektroner pr. Molekyle produkt

* Beregn den teoretiske masse af produktet: Brug støkiometrien af ​​reaktionen til at konvertere den teoretiske ladning til den teoretiske masse af produktet.

2. Bestem den faktiske mængde produkt:

* Mål mængden af ​​dannet produkt: Dette kunne gøres gennem forskellige teknikker afhængigt af det specifikke produkt og reaktion, såsom:

* Vejning af produktet: Til faste produkter

* titrering: For opløste produkter

* gaskromatografi: Til gasformige produkter

* Konverter det målte beløb til mol: Brug de passende konverteringsfaktorer til produktet.

3. Beregn Faraday -effektiviteten:

* Opdel de faktiske mol produkt med de teoretiske mol af produktet:

* Fe =(faktiske mol produkt / teoretiske mol produkt) x 100%

Eksempel:

Lad os sige, at vi elektrolyserer en opløsning af kobber (II) sulfat (CUSO ₄ ) at deponere kobbermetal på katoden. Reaktionen er:

cu ²⁺ + 2e ^- → Cu

Vi passerer en strøm på 1 ampere i 1 time (3600 sekunder) gennem opløsningen. Vi måler massen af ​​kobber, der er deponeret for at være 0,635 g.

1. Teoretisk produktmængde:

* q =it =(1 a) x (3600 s) =3600 c

* n =q/fz ​​=3600 c/(96485 c/mol x 2) =0,0187 mol

* Teoretisk masse af Cu =0,0187 mol x 63,55 g/mol =1,19 g

2. Faktisk mængde produkt:

* faktisk masse Cu =0,635 g

3. Faraday Effektivitet:

* Fe =(0,635 g / 1,19 g) x 100% =53,4%

Derfor er Faraday -effektiviteten af ​​kobberelektroplateringsprocessen 53,4%. Dette betyder, at kun 53,4% af den teoretiske mængde kobber blev deponeret på grund af faktorer som bivirkninger, ineffektiv strømfordeling eller tab i processen.

Bemærk: Faraday -effektiviteten kan variere meget afhængigt af de specifikke reaktionsbetingelser, elektrodematerialer og andre faktorer. Det er vigtigt at overveje disse faktorer, når man analyserer og optimerer enhver elektrokemisk proces.