Faraday Constant

Όταν φορτίζεται ένα mole ή ο αριθμός ηλεκτρονίων του Avogadro, η σταθερά Faraday αντιπροσωπεύει την ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου που μεταφέρεται από αυτό το mole. Είναι μια θεμελιώδης σταθερά στη χημεία, τη φυσική και την ηλεκτρονική και συνήθως αντιπροσωπεύεται από το πλάγιο κεφαλαίο γράμμα F σε αυτούς τους τομείς σπουδών. Coulombs per mole (C/mol) είναι η μονάδα μέτρησης.

Η σταθερά του Faraday μπορεί να υπολογιστεί διαιρώντας τη σταθερά Avogadro, που είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων ανά mole, με τον αριθμό των ηλεκτρονίων ανά κουλόμπ, που είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων ανά κουλόμπ.

Επομένως:

F =(6,02 x 1023 ) / (6,24 x 1018 )

=96485,3329 C/mol

Σχετικά με τον Michael Faraday

Ο Michael Faraday (22 Σεπτεμβρίου 1791 – 25 Αυγούστου 1867) ήταν Άγγλος επιστήμονας που συνέβαλε σημαντικά στη μελέτη του ηλεκτρομαγνητισμού και της ηλεκτροχημείας. Γεννήθηκε στο Λονδίνο και πέθανε στο Λονδίνο. Οι πιο σημαντικές ανακαλύψεις του περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, τις αρχές που διέπουν την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, τον διαμαγνητισμό και την ηλεκτρόλυση.

Ο Faraday ήταν ένας εξαιρετικός πειραματιστής που κοινοποίησε τις ιδέες του με σαφή και απλό τρόπο. οι μαθηματικές του ικανότητες, από την άλλη, περιορίζονταν στην απλούστερη άλγεβρα και δεν εκτείνονταν μέχρι την τριγωνομετρία. Λαμβάνοντας το έργο του Faraday και άλλων και αποστάζοντάς το σε ένα σύνολο εξισώσεων, ο James Clerk Maxwell έθεσε τις βάσεις για όλες τις σύγχρονες θεωρίες ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων που χρησιμοποιούνται ακόμη σήμερα. Ο αριθμός ηλεκτρονίων του Avogadro, γνωστός και ως σταθερά του Faraday, είναι η ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου που μεταφέρεται από ένα mole (ή τον αριθμό ηλεκτρονίων του Avogadro) ηλεκτρονίων.

Σταθερή φόρμουλα Faraday

Αυτή η σταθερά μπορεί να εκφραστεί με όρους δύο άλλων φυσικών σταθερών, που είναι,

F =eN_A

Πού,

e είναι το φορτίο του ηλεκτρονίου σε κουλόμπ e =1,60217662×10 C

Το NA είναι η σταθερά του Avogadro. NA =6,022141×10 mol.

Υπολογισμός της σταθεράς Faraday

Είναι το φορτίο ενός mol ηλεκτρονίων που συμβολίζεται με τη σταθερά Faraday στη φυσική χημεία, η οποία αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο F και μερικές φορές σχηματοποιείται ως F. Στην ηλεκτροχημεία, μπορεί να θεωρηθεί ως ένας παράγοντας μετατροπής μεταξύ του mol (α μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιείται στη χημεία) και το κουλόμπ (μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιείται στη φυσική και στις πρακτικές ηλεκτρικές μετρήσεις) και είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στην ηλεκτροχημεία. Πήρε αυτό το όνομα προς τιμήν του Michael Faraday και η επί του παρόντος αποδεκτή αξία είναι

F =96485,33212… C⋅mol.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι 1 mol ηλεκτρονίων είναι ίσο με 6,022*10 ηλεκτρόνια (αριθμός Avogadro) και ότι 1 coulomb είναι ίσο με το (αρνητικό) φορτίο 6,241*10 ηλεκτρονίων, η σταθερά Faraday μπορεί να υπολογιστεί ως το πηλίκο αυτών των δύο αριθμών:

Το F υπολογίστηκε αρχικά ζυγίζοντας την ποσότητα αργύρου που εναποτέθηκε σε μια ηλεκτροχημική αντίδραση κατά τη διάρκεια της οποίας πέρασε ένα μετρημένο ρεύμα για έναν μετρημένο χρόνο και με εφαρμογή του νόμου ηλεκτρόλυσης του Faraday στο προκύπτον βάρος.

Λόγω του επαναπροσδιορισμού του 2019 του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων (SI), το οποίο εισήγαγε επακριβώς καθορισμένες τιμές για το στοιχειώδες φορτίο και το mole, η σταθερά Faraday έχει οριστεί με ακρίβεια.

Διάφορες άλλες κοινές μονάδες

96,485 kJ ανά βολτ-γραμμάριο ισοδύναμο
23,061 kcal ανά βολτ-γραμμάριο ισοδύναμο
26.801 A·h/mol

Η μονάδα χρέωσης Faraday ορίζεται ως

Το "faraday" που είναι μονάδα ηλεκτρικού φορτίου, σχετίζεται στενά με τη σταθερά του Faraday. Αν και πολύ λιγότερο κοινό από το coulomb, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται περιστασιακά στην ηλεκτροχημεία. 96485.33212… Γ. Ένα Faraday φορτίου είναι ίσο με το μέγεθος του φορτίου που μεταφέρεται από ένα mole ηλεκτρονίων, το οποίο είναι ίσο με 96485,33212… C.

Η σταθερά του Faraday F, όταν εκφράζεται σε faraday, ισούται με "1 Faraday φορτίου ανά mole ύλης."

Δεν πρέπει να συγχέεται με το farad, το οποίο είναι μια εντελώς άσχετη μονάδα χωρητικότητας (1 farad =1 coulomb / 1 volt), αυτή η μονάδα faraday χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της αντίστασης.

Επιπλέον, η σταθερά Faraday παρέχει την ποσότητα ενέργειας, μετρούμενη σε J mol-1, που ισοδυναμεί με ένα ηλεκτρονιοβολτ.

Εφαρμογές

Η διαδικασία της ηλεκτρόλυσης είναι μια από τις πιο κοινές εφαρμογές της σταθεράς Faraday. Η ποσότητα φορτίου σε κουλόμπ διαιρούμενη με τη σταθερά του Φαραντέι δίνει την ποσότητα των οξειδωμένων στοιχείων σε γραμμομόρια όταν το φορτίο εκφράζεται σε κουλόμπ.

Συμπέρασμα

Η σταθερά του Faraday είναι, στην ουσία, το φορτίο που μπορεί να μεταφέρει ένα mole ηλεκτρονίων σε ένα δευτερόλεπτο. Παρά το γεγονός ότι χρησιμοποιείται λιγότερο συχνά, χρησιμοποιείται κυρίως στον τομέα της ηλεκτροχημείας. Αυτός είναι ένας συντελεστής μετατροπής μεταξύ των μονάδων ενός mole και ενός coulomb ενέργειας. Αυτός ο αριθμός αντιπροσωπεύει την ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου που μεταφέρεται από ένα mole ηλεκτρονίων, γνωστό και ως αριθμός Avogadro. Είναι μια θεμελιώδης σταθερά στη χημεία, τη φυσική και την ηλεκτρονική και συνήθως αντιπροσωπεύεται από το πλάγιο κεφαλαίο γράμμα F σε αυτούς τους τομείς σπουδών. Coulombs per mole (C/mol) είναι η μονάδα μέτρησης. Η σταθερά του Faraday μπορεί να υπολογιστεί διαιρώντας τη σταθερά Avogadro, που είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων ανά γραμμομόριο, με τον αριθμό των ηλεκτρονίων ανά κουλόμπ, που είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων ανά κουλόμπ.