Faraday -effektivitet (FE) är ett mått på effektiviteten i en elektrokemisk process, särskilt förhållandet mellan den faktiska mängden produkt som bildas till den teoretiska mängden som förväntas baserat på mängden laddning. Så här beräknar du det:
1. Bestäm den teoretiska mängden produkt:
* Identifiera den elektrokemiska reaktionen: Skriv ner den balanserade kemiska ekvationen för reaktionen som äger rum vid elektroden.
* Beräkna den teoretiska laddningen: Använd Faradays lag om elektrolys:
* q =nfz
* Q =Total avgift passerad (Coulombs)
* n =antal mol elektroner involverade i reaktionen
* F =Faradays konstant (96485 c/mol)
* z =antal elektroner som överförs per molekyl produkt
* Beräkna produktens teoretiska massa: Använd stökiometri för reaktionen för att omvandla den teoretiska laddningen till den teoretiska produktmassan.
2. Bestäm den faktiska mängden produkt:
* Mät mängden produkt bildad: Detta kan göras genom olika tekniker beroende på den specifika produkten och reaktionen, till exempel:
* väger produkten: För solida produkter
* titrering: För upplösta produkter
* Gaskromatografi: För gasformiga produkter
* Konvertera den uppmätta mängden till mol: Använd lämpliga konverteringsfaktorer för produkten.
3. Beräkna Faraday -effektiviteten:
* Dela upp de faktiska mullvadarna med produkten med de teoretiska molen av produkt:
* Fe =(faktiska mol produkt / teoretiska mol för produkt) x 100%
Exempel:
Låt oss säga att vi elektrolyserar en lösning av koppar (ii) sulfat (CUSO 4 ) för att avsätta kopparmetall på katoden. Reaktionen är:
cu 2+ + 2e - → Cu
Vi passerar en ström på 1 ampere i 1 timme (3600 sekunder) genom lösningen. Vi mäter massan av koppar avsatt till 0,635 g.
1. teoretisk mängd produkt:
* q =it =(1 a) x (3600 s) =3600 c
* n =q/fz =3600 c/(96485 c/mol x 2) =0,0187 mol
* teoretisk massa av Cu =0,0187 mol x 63,55 g/mol =1,19 g
2. Faktisk mängd produkt:
* Faktisk massa Cu =0,635 g
3. Faraday Effektivitet:
* Fe =(0,635 g / 1,19 g) x 100% =53,4%
Därför är Faraday -effektiviteten i kopparelektropläteringsprocessen 53,4%. Detta innebär att endast 53,4% av den teoretiska mängden koppar avsattes på grund av faktorer som sidoreaktioner, ineffektiv strömfördelning eller förluster i processen.
Obs: Faraday -effektiviteten kan variera mycket beroende på de specifika reaktionsbetingelserna, elektrodmaterialet och andra faktorer. Det är avgörande att ta hänsyn till dessa faktorer vid analys och optimering av någon elektrokemisk process.
