L'efficacité de Faraday (FE) est une mesure de l'efficacité d'un processus électrochimique, en particulier le rapport de la quantité réelle de produit formé à la quantité théorique attendue en fonction de la quantité de charge réalisée. Voici comment le calculer:
1. Déterminez la quantité théorique de produit:
* Identifiez la réaction électrochimique: Notez l'équation chimique équilibrée pour la réaction qui se déroule à l'électrode.
* Calculez la charge théorique: Utilisez la loi de Faraday sur l'électrolyse:
* q =nfz
* Q =charge totale passée (coulombs)
* n =nombre de moles d'électrons impliqués dans la réaction
* F =constante de Faraday (96485 c / mol)
* z =nombre d'électrons transférés par molécule de produit
* Calculez la masse théorique du produit: Utilisez la stoechiométrie de la réaction pour convertir la charge théorique en masse théorique du produit.
2. Déterminez la quantité réelle de produit:
* Mesurez la quantité de produit formé: Cela pourrait être fait par diverses techniques en fonction du produit et de la réaction spécifiques, tels que:
* pesant le produit: Pour les produits solides
* titration: Pour les produits dissous
* Chromatographie en phase gazeuse: Pour les produits gazeux
* Convertir la quantité mesurée en moles: Utilisez les facteurs de conversion appropriés pour le produit.
3. Calculez l'efficacité de Faraday:
* Divisez les moles réelles du produit par les moles de produit théoriques:
* fe =(moles réelles du produit / moles théoriques du produit) x 100%
Exemple:
Disons que nous électrolyzons une solution de sulfate de cuivre (II) (CUSO
cu
2 +
+ 2e
-
→ Cu
Nous passons un courant de 1 ampère pendant 1 heure (3600 secondes) à travers la solution. Nous mesurons la masse de cuivre déposée à 0,635 g.
1. quantité théorique de produit:
* q =it =(1 a) x (3600 s) =3600 C
* n =q / fz =3600 c / (96485 c / mol x 2) =0,0187 mol
* masse théorique de Cu =0,0187 mol x 63,55 g / mol =1,19 g
2. quantité réelle de produit:
* masse réelle de Cu =0,635 g
3. Faraday Efficacité:
* fe =(0,635 g / 1,19 g) x 100% =53,4%
Par conséquent, l'efficacité de Faraday du processus d'électroples de cuivre est de 53,4%. Cela signifie que seulement 53,4% de la quantité théorique de cuivre a été déposée en raison de facteurs tels que des réactions secondaires, une distribution de courant inefficace ou des pertes dans le processus.
Remarque: L'efficacité de Faraday peut varier considérablement en fonction des conditions de réaction spécifiques, des matériaux d'électrode et d'autres facteurs. Il est crucial de considérer ces facteurs lors de l'analyse et de l'optimisation de tout processus électrochimique.
