Faraday Efficiency (FE) è una misura dell'efficienza di un processo elettrochimico, in particolare il rapporto tra la quantità effettiva di prodotto formata e l'importo teorico previsto in base alla quantità di carica approvata. Ecco come calcolarlo:
1. Determina la quantità teorica di prodotto:
* Identifica la reazione elettrochimica: Annota l'equazione chimica equilibrata per la reazione che si svolge sull'elettrodo.
* Calcola la carica teorica: Usa la legge dell'elettrolisi di Faraday:
* Q =nfz
* Q =carica totale passata (Coulombs)
* n =numero di moli di elettroni coinvolti nella reazione
* F =costante di Faraday (96485 c/mol)
* z =numero di elettroni trasferiti per molecola di prodotto
* Calcola la massa teorica del prodotto: Usa la stechiometria della reazione per convertire la carica teorica alla massa teorica del prodotto.
2. Determina la quantità effettiva di prodotto:
* Misura la quantità di prodotto formata: Ciò potrebbe essere fatto attraverso varie tecniche a seconda del prodotto e della reazione specifici, come ad esempio:
* Pesare il prodotto: Per prodotti solidi
* Titolazione: Per prodotti disciolti
* Gascromatografia: Per prodotti gassosi
* Converti l'importo misurato in talpe: Utilizzare i fattori di conversione appropriati per il prodotto.
3. Calcola l'efficienza di Faraday:
* Dividi le moli reali del prodotto dalle moli teorici del prodotto:
* Fe =(moli effettivi di prodotto / moli teorici del prodotto) x 100%
Esempio:
Supponiamo che stiamo elettrolizzando una soluzione di rame (II) solfato (Cuso 4 ) per depositare il metallo di rame sul catodo. La reazione è:
Cu
Passiamo una corrente di 1 ampere per 1 ora (3600 secondi) attraverso la soluzione. Misuriamo la massa di rame depositato per essere 0,635 g.
1. Importo teorico di prodotto:
* Q =it =(1 a) x (3600 s) =3600 c
* n =q/fz =3600 c/(96485 c/mol x 2) =0,0187 mol
* Massa teorica di Cu =0,0187 mol x 63,55 g/mol =1,19 g
2. Importo effettivo di prodotto:
* Massa effettiva di Cu =0,635 g
3. Efficienza di Faraday:
* Fe =(0,635 g / 1,19 g) x 100% =53,4%
Pertanto, l'efficienza di Faraday del processo di elettroplazione del rame è del 53,4%. Ciò significa che solo il 53,4% della quantità teorica di rame è stato depositato a causa di fattori come reazioni laterali, distribuzione di corrente inefficiente o perdite nel processo.
Nota: L'efficienza di Faraday può variare ampiamente a seconda delle condizioni di reazione specifiche, dei materiali degli elettrodi e di altri fattori. È fondamentale considerare questi fattori durante l'analisi e l'ottimizzazione di qualsiasi processo elettrochimico.
