hilfreiche-tools.de  ⇒ Elektrik  ⇒ Faradaysches Gesetz

Faradaysches Gesetz

Was steckt hinter dem Faradayschen Gesetz? Hier können Sie es direkt berechnen lassen. Geben Sie dazu die Stromstärke, die Dauer, die Molmasse sowie die Ladung der Ionen an.

Stromstärke [A]  
Dauer [s]  
Molmasse [M]  
Ladung der Ionen  

Haben Sie Fragen zu diesem Thema

Der englische Chemiker und Physiker Michael Faraday entdeckte im Jahr 1834 zwei Gesetze, die für den Stromfluss in leitenden Flüssigkeiten entscheidend sind. Diese grundlegenden Gesetze werden heute, ihm zu Ehren, als faradaysche Gesetze bezeichnet. Sie beschreiben den Zusammenhang von elektrischer Ladung und dem Stoffumsatz, der beispielsweise bei einer Elektrolyse auftritt.

Wie der Rechner zu bedienen ist


Der Rechner gibt die Masse des abgeschiedenen Stoffes in Gramm an. Um das Ergebnis zu erhalten, muss zunächst die elektrische Stromstärke in Ampere [A] eingetragen werden. Daraufhin wird die Dauer in Sekunden [s] eingetragen. Als dritten Punkt soll die Molmasse [M] festgelegt werden. Diese wird mit M=m/n berechnet. Hierbei ist m die Einheit für die Masse und n für die Stoffmenge. Als letzte Einheit ist die Ladung der Ionen zu nennen. Nach vollständigem Eintragen der benötigten Werte, klicken Sie auf "Berechnen" und der Rechner errechnet Ihnen die Masse, die der Stoff abgeschieden hat.

Beispielrechnung zur Verwendung des Rechners


Eine Elektrolysezelle wird zur Aluminiumproduktion für eine Stunde mit 100 Ampere betrieben. Der Elektrolyt ist Aluminiumchlorid mit der Molmasse von 133,34 g/mol, die Ladung der Ionen liegt bei 3. Nachdem die Werte:

Stromstärke = 100 A
Dauer = 3600 s
Molmasse = 133,34 g/mol
Ladung der Ionen = 3

eingetragen worden sind und einem Klick auf "Berechnen" zeigt das Tool das geforderte Ergebnis. Es ergibt sich darauf, dass 165,84 g Aluminium abgeschieden werden.

Wo kann der Rechner angewandt werden und wozu dient dieser?


Der Rechner dient dazu, einfach und unkompliziert das Faradaysche Gesetz anzuwenden. Falls man die benötigten Werte vorliegen hat, dann kann das Tool fehlerfrei das gewünschte Ergebnis berechnen. Bei einer geplanten Elektrolyse zur Stoffgewinnung, wie beispielsweise Aluminium, Gold, Silber, etc., kann der Rechner das Ergebnis vorwegnehmen, sodass weitere Einstellungsmöglichkeiten vorgenommen werden können. Falls man nicht mit dem Ergebnis zufrieden ist, so könnte die Stromstärke oder die Dauer erhöht werden, um die gewünschte Stoffmasse zu erreichen.

Ebenso bei der Wasserzerlegung, indem es um die Gewinnung von Wasserstoff als Energielieferant geht, kann der Rechner nützliche Informationen anzeigen, um nötige Veränderungen aufzuzeigen. Außerdem werden die Faradayschen Gesetze in der Galvanik angewandt. Hierbei erlaubt der Rechner bei bekannter Oberfläche die Abschätzung der Schichtdicke.


Häufig gestellte Fragen

Praxisbeispiel für die Berechnung mit dem Faradayschen Gesetz

An einer Elektrode soll Silber abgeschieden werden. Als Elektrolyt wird Silberchlorid genutzt. Es ergeben sich daraus folgende zu verwendende Stoffkonstanten:

M … molare Masse des abgeschiedenen Stoffes (Stoffkonstante) = 107,87 g / mol
z … Wertigkeit des Ions (Stoffkonstante) = 1

Weiterhin ist eine Stromstärke von 1 Ampere vorgesehen bei einer Dauer der Einwirkung von 10 Sekunden.

Wieviel Gramm Silber werden bei Verwendung dieser Parameter abgeschieden?

m = M * Q / (z * F)
= 107,87 g / mol * 1 A * 10 s / (1 * 96485,3365 C / mol)
= (107,87g / mol * 10 C) / (96485,3365 C / mol)
= 0,011 g

Es werden also ca. 11 mg Silber abgeschieden.

 

Was versteht man unter dem Faradaysches Gesetz?

Streng genommen sind es eigentlich zwei Faradaysche Gesetze, mit denen der im 19. Jahrhundert lebende Physiker und Chemiker Michael Faraday die Zusammenhänge zwischen transportierter Masse und elektrischen Ladungen dargestellt und damit die Grundgesetze der Elektrolyse geschaffen hat. Die Elektrolyse ist ein Prozess, bei dem Stoffe mithilfe elektrischer Energie an entsprechend elektrostatisch geladenen Flächen (Elektroden) abscheiden lassen.

Das 1. Faradaysche Gesetz

Das 1. Faradaysche Gesetz besagt, dass die Masse eines elektrolytisch abgeschiedenen Stoffes ausschließlich von der transportierten Ladungsmenge abhängt, nicht jedoch von der Konzentration des beteiligten Elektrolyten oder der Form der verwendeten Elektroden.

Das 2. Faradaysche Gesetz

Das 2. Faradaysche Gesetz beschreibt, dass sich die elektrolytisch abgeschiedenen Stoffmassen - bei gleichen Elektrizitätsmengen – wie ihre Molmassen pro Wertigkeit verhalten.

 

Wie wird das Faradaysches Gesetz berechnet?

Es gibt verschiedene Umsetzungen der Faradayschen Gesetze – eine besonders praxisrelevante ist unten gezeigt:

m = M * Q / (z * F)

m … Masse des abgeschiedenen Stoffes
M … molare Masse des abgeschiedenen Stoffes (Stoffkonstante)
Q … transportierte Ladungsmenge
z … Wertigkeit des Ions (Stoffkonstante)
F … Faradaykonstante (96485,3365 C / mol)

Für die transportierte Ladungsmenge Q gilt:

Q = I * t

wobei I die Stromstärke und t die Dauer der Einwirkung ist.

Q ist proportional zur Masse des abgeschiedenen Stoffes. Durch Erhöhung des Stromes bei gleicher Einwirkungsdauer oder Verlängerung der Einwirkdauer bei gleichem Strom kann eine höhere Masse abgeschieden werden.

 

Wozu wird das Faradaysches Gesetz praktisch angewendet?

Durch Anwendung der auf den Faradayschen Gesetzen beruhenden Elektrolyse können in den Elektrolyten gelöste Stoffe wieder zurückgewonnen werden (Recycling).

Eine weitere Anwendung besteht in der Veredelung von metallischen Oberflächen. So lassen sich beispielsweise auf Kupferflächen, die als Elektrode benutzt werden, Silber- oder Goldmengen elektrolytisch abscheiden (galvanisches Verfahren). Das Abscheiden der erforderlichen Menge wird dabei über die Anwendung der Faradayschen Gesetze gesteuert.

 



Die Frage wurde eingereicht.

Möchtest du über die Antwort informiert werden gib deine Emailadresse an.

Wir nutzen Google Produkte die Cookies setzen, mit der Nutzung der Seite stimmen Sie zu. mehr Infos