Блог

Jul 13, 2023

Что такое постоянная Фарадея? (Определение, Формула)

Мы используем постоянную Фарадея для расчета количества электрического заряда, протекающего через цепь в единицу времени. Постоянная Фарадея равна электрическому заряду, приходящемуся на моль элементарных зарядов.

Мы используем постоянную Фарадея для расчета количества электрического заряда, протекающего через цепь в единицу времени. Постоянная Фарадея равна электрическому заряду на моль элементарных зарядов (например, электронов). Один моль определяется как количество атомов или молекул ровно в 12 граммах чистого углерода-12. Это число называется числом Авогадро (NA) и составляет примерно 6,022 x 1023 атома или молекулы.

F = NA*e

Где:

Итак, мы определяем постоянную Фарадея как заряд одного моля электронов, который равен числу электронов Авогадро (NA).

Еще от Артема Оппермана Что такое глубокое обучение и как оно работает?

Чтобы понять, как работает постоянная Фарадея, давайте посмотрим, как работает электролитическая ячейка.

Типичная электролитическая ячейка состоит из двух электродов, погруженных в раствор электролита. Когда мы подаем электрический ток к электродам, один электрод действует как анод, а другой электрод — как катод. На аноде происходит окисление и анод теряет электроны. На катоде происходит восстановление и катод приобретает электроны. Электроны, потерянные на аноде, проходят через внешнюю цепь к катоду, где они приобретаются. Этот процесс изображен на рисунке ниже.

Количество электрического заряда, прошедшего через ячейку, связано с количеством вещества, которое окисляется или восстанавливается на электродах.

Константа Фарадея связывает количество электрического заряда, прошедшего через ячейку (Q), с количеством вещества, участвующего в реакции (n), с помощью следующего уравнения:

Q = нФ

Здесь Q — электрический заряд, прошедший через ячейку, n — количество вещества, участвующего в реакции, F — постоянная Фарадея.

Значение постоянной Фарадея зафиксировано на уровне 96 485,3399 Кулонов на моль электронов, что означает, что один моль электронов эквивалентен 96 485,3399 Кулонов электрического заряда.

Мы можем использовать это уравнение для расчета количества вещества, участвующего в реакции, измеряя электрический заряд, прошедший через ячейку, и умножая его на обратную константу Фарадея.

Константа Фарадея — фундаментальная константа в науке, которую мы используем для понимания и количественной оценки количества электрического заряда, участвующего во многих химических и физических явлениях.

Мы используем постоянную Фарадея в различных областях: от электрохимии до термодинамики, аккумуляторной технологии, аналитической химии и многого другого. Некоторые из вариантов использования включают в себя:

Мы используем константу Фарадея в электрохимии для расчета количества электрического заряда, участвующего в химической реакции, а также для расчета электрохимического эквивалента вещества. Мы используем эту константу для определения взаимосвязи между количеством электрического заряда, прошедшего через электролизер, и количеством материала, который электроосаждается или растворяется на электродах.

Мы используем константу Фарадея при теоретическом исследовании электрохимических ячеек для расчета разности потенциалов между электродами и количества материала, участвующего в окислительно-восстановительных реакциях.

В термодинамике мы используем константу Фарадея для расчета свободной энергии Гиббса электрохимических реакций, что важно для понимания термодинамики электрохимических систем.

Постоянная Фарадея важна для определения емкости батареи. Мы используем константу при расчете количества заряда, необходимого для производства одного моля вещества, что имеет решающее значение для определения количества энергии, запасенной в батарее.

В аналитической химии мы используем константу Фарадея во многих различных методах, таких как вольтамперометрия, для расчета количества вещества, участвующего в электрохимической реакции. Затем мы можем использовать этот расчет для обнаружения и количественной оценки концентрации различных веществ в растворах.