1 Faraday kaç Coulomb (96500 C)

Question

Faraday sabitini genellikle 96500 C olarak biliyorum ama bu sayının tam olarak nereden geldiğini anlamakta zorlanıyorum. Elektroliz problemlerinde bu değeri kullanıyoruz fakat neden bu kadar özel bir sayı olduğunu merak ediyorum. Temelinde 1 mol elektronun yükü olduğunu biliyorum ama bu konuyu tam olarak kavrayamadım.

Answer 1

⚡ Faraday Sabiti: 1 Faraday Kaç Coulomb Eder?

Elektrokimya derslerinde sıkça karşılaştığımız bu sorunun cevabı oldukça nettir:

1 Faraday = 96.500 Coulomb (C)'dur. Daha hassas ölçümlerde bu değer 96.485 C/mol olarak da ifade edilir, ancak genellikle hesaplamalarda yuvarlanmış hali olan 96.500 C/mol kullanılır. 🎯

🔬 Faraday Sabiti Nedir?

Faraday Sabiti (F), 1 mol elektronun taşıdığı toplam yük miktarı olarak tanımlanır. Yani, bir elektrokimyasal hücrede 1 mol elektron aktarımı olduğunda, devreden 96.500 Coulomb'luk bir elektrik yükü geçmiş olur.

🧮 Matematiksel İfadesi

Faraday sabiti, temel fiziksel sabitlerin bir ürünüdür:

\( F = N_A \times e \)

• \( N_A \) (Avogadro sayısı) ≈ \( 6.022 \times 10^{23} \) (1 moldeki parçacık sayısı)
• \( e \) (Elementary charge) ≈ \( 1.602 \times 10^{-19} \) C (Bir elektronun yükü)

Bu iki değeri çarptığımızda:

\( F = (6.022 \times 10^{23}) \times (1.602 \times 10^{-19}) \approx 96,485 \ C/mol \) sonucuna ulaşırız.

💡 Neden Önemlidir?

• ✅ Elektroliz Hesaplamaları: Bir elektroliz işleminde açığa çıkan veya tepkimeye giren madde miktarını hesaplamak için kullanılır.
• ✅ Pil Hesaplamaları: Pillerin kapasitesini ve sağlayabileceği toplam yükü anlamamızı sağlar.
• ✅ Stokiyometri: Elektron transferi içeren kimyasal reaksiyonların stokiyometrik hesaplamalarında köprü görevi görür.

📝 Pratik Formül: Elektrolizde Kütle Hesaplama

Elektroliz işleminde bir elektrotta toplanan veya çözünen metalin kütlesini (m) bulmak için aşağıdaki formül kullanılır:

\( m = \frac{(Q \times M)}{(n \times F)} \)

• \( m \): Kütle (gram)
• \( Q \): Toplam elektrik yükü (Coulomb)
• \( M \): Metalin mol kütlesi (g/mol)
• \( n \): İyonun değerliği (1 mol metalin kazanacağı/kaybedeceği elektron sayısı)
• \( F \): Faraday sabiti (96.500 C/mol)

🌰 Örnek:

Cu²⁺ iyonlarının bulunduğu bir çözelti, 3 Amper akımla 2 saat (7200 saniye) boyunca elektroliz ediliyor. Katotta toplanan bakırın (Cu, 63.5 g/mol) kütlesi ne olur?

Çözüm:

1. Önce toplam yükü (Q) bulalım: \( Q = I \times t = 3 \ A \times 7200 \ s = 21.600 \ C \)
2. Bakır 2 değerlikli olduğu için n = 2'dir.
3. Formülü uygulayalım: \( m = \frac{(21.600 \times 63.5)}{(2 \times 96.500)} \)
4. Hesaplama: \( m \approx \frac{1.371.600}{193.000} \approx 7.1 \ gram \)

Sonuç: Katotta yaklaşık 7.1 gram bakır metali toplanır.

📌 Özetle: Faraday sabiti, elektrik ile kimyasal değişim arasındaki ilişkiyi kuran, elektrokimyada vazgeçilmez bir sabittir ve değeri 96.500 C/mol'dür.