La eficiencia de Faraday (FE) es una medida de la eficiencia de un proceso electroquímico, específicamente la relación de la cantidad real de producto formado a la cantidad teórica esperada en función de la cantidad de carga aprobada. Aquí le mostramos cómo calcularlo:
1. Determine la cantidad teórica del producto:
* Identifique la reacción electroquímica: Escriba la ecuación química equilibrada para la reacción que tiene lugar en el electrodo.
* Calcule la carga teórica: Utilice la ley de electrólisis de Faraday:
* q =nfz
* Q =carga total aprobada (coulombs)
* n =número de moles de electrones involucrados en la reacción
* F =Faraday's Constant (96485 c/mol)
* z =número de electrones transferidos por molécula del producto
* Calcule la masa teórica del producto: Use la estequiometría de la reacción para convertir la carga teórica a la masa teórica del producto.
2. Determine la cantidad real del producto:
* Mida la cantidad de producto formado: Esto podría hacerse a través de varias técnicas dependiendo del producto y la reacción específicos, como:
* pesando el producto: Para productos sólidos
* Titulación: Para productos disueltos
* cromatografía de gases: Para productos gaseosos
* Convierta la cantidad medida en moles: Use los factores de conversión apropiados para el producto.
3. Calcule la eficiencia de Faraday:
* Divida los lunares reales del producto por los moles teóricos del producto:
* fe =(moles reales de producto / moles teóricos del producto) x 100%
Ejemplo:
Digamos que estamos electrolizando una solución de sulfato de cobre (II) (CUSO 4 ) para depositar el metal de cobre en el cátodo. La reacción es:
cu
Pasamos una corriente de 1 amperios durante 1 hora (3600 segundos) a través de la solución. Medimos la masa de cobre depositada como 0.635 g.
1. Cantidad teórica de producto:
* q =it =(1 a) x (3600 s) =3600 c
* n =q/fz =3600 c/(96485 c/mol x 2) =0.0187 mol
* Masa teórica de Cu =0.0187 mol x 63.55 g/mol =1.19 g
2. Cantidad real de producto:
* Masa real de Cu =0.635 g
3. Faraday Eficiencia:
* fe =(0.635 g / 1.19 g) x 100% =53.4%
Por lo tanto, la eficiencia de Faraday del proceso de electroplatación de cobre es del 53.4%. Esto significa que solo el 53.4% de la cantidad teórica de cobre se depositó debido a factores como reacciones laterales, distribución de corriente ineficiente o pérdidas en el proceso.
nota: La eficiencia de Faraday puede variar ampliamente dependiendo de las condiciones de reacción específicas, los materiales de electrodos y otros factores. Es crucial considerar estos factores al analizar y optimizar cualquier proceso electroquímico.
