法拉第常數是一個物理常數，表示一摩爾電子的電荷。它是電化學中的基礎常數，與阿伏伽德羅常數和基本電荷密切相關。法拉第常數廣泛應用於電解、電池和電化學電池相關的實驗和計算。本文將探討法拉第常數的實驗面，提供一個計算實例，並討論這一重要常數在科學技術領域的一些主要用途。
法拉第常數在電化學和工業製程的應用場合。
法拉第常數是電化學和涉及電化學反應的工業過程中的一個基本常數。它用字母 F 其值約為 96.485 C/mol。法拉第常數在決定電化學反應中涉及的電荷量方面起著至關重要的作用。
在電化學中，法拉第常數用於計算氧化還原反應中生成或消耗的產物量。它對於確定電化學電池的效率以及預測給定反應所需的電流量至關重要。
在工業製程中，法拉第常數應用於各種領域，例如金屬生產、化合物電解和電池製造。例如，在化學工業中，法拉第常數用於計算透過電解生產某些化學物質所需的電力。
簡而言之，法拉第常數是電化學和涉及電化學反應的工業過程中的一個基本工具。利用它，可以精確計算反應中涉及的電荷量，這對於化學和工業過程的開發和優化至關重要。
法拉第常數在電化學中的作用是什麼？
法拉第常數是電化學領域的一個基本物理常數。它表示每摩爾電子的電荷，對於電化學系統的計算和測量至關重要。它的主要作用是將參與電化學反應的物質的量與流經系統的電流聯繫起來。
在實際應用中，法拉第常數用於將電化學反應中的電流轉化為可測量的物質的量。例如，如果我們知道流經電化學系統的電流及其持續時間，我們就可以利用法拉第常數來確定這段時間內物質的轉換量。
此外，法拉第常數對於理解電流與電極上沉積或消耗的材料量之間的關係也至關重要。這在金屬電鍍等製程中至關重要，因為沉積的材料量與施加的電流直接相關。
簡而言之，法拉第常數是電化學中的一個基本工具，它使得電化學反應中電流與物質的量之間能夠相互轉換。它的重要性在該化學領域的眾多實驗和實際應用中得到了充分體現。
法拉第電磁定律在當前不同工業和技術環境中的應用。
法拉第定律是物理學中一條重要的定律，它描述了電磁感應－由於通過電路的磁通量變化而產生電流。該定律在當今各種工業和技術領域有著廣泛的應用。
法拉第定律的一個實際應用例子是水力發電廠的發電。在這些發電廠中，流動的水推動連接發電機的渦輪機。渦輪機運動引起的磁通量變化會感應出電流，進而產生電能。
此外，法拉第定律也應用於變壓器、電動機、發電機，甚至電動車等較現代的技術。在所有這些領域中，法拉第定律所描述的電磁感應都扮演著至關重要的角色。
簡而言之，法拉第定律對於我們日常使用的許多設備和技術的運作至關重要。理解和應用它對於各個領域的工業和技術進步至關重要。
法拉第為研究電和磁而進行的主要實驗。
麥可法拉第是19世紀最重要的科學家之一，在電磁學領域做出了重要發現。為了研究這些現象，他進行了一系列實驗，這些實驗對現代物理學的發展至關重要。
法拉第最著名的實驗之一是電磁感應實驗。在這個實驗中，他證明了可變磁場可以在閉合電路中產生電流。這項發現為我們今天使用的發電機和變壓器的研發奠定了基礎。
法拉第進行的另一項重要實驗是電解。在這個實驗中，他證明了電流可以將化學物質分解成其組成元素。這個實驗對於理解電與化學之間的關係至關重要。
除了這些實驗之外，法拉第還研究了電和磁之間的關係，證明了磁場可以影響電荷的運動。這些發現對麥克斯韋電磁理論的發展至關重要。
簡而言之，法拉第的實驗對科學與技術的進步至關重要。他的發現為理解電磁學開闢了新的途徑，他的貢獻至今仍影響著該領域的研究。
法拉第常數：實驗面向、範例、用途
A 法拉第常數 是電量的定量單位，對應於電極獲得或失去一摩爾電子；因此 6,022 × 10 23 電子。
這個常數也用字母F表示，稱為法拉第常數。 96.485F等於XNUMX庫侖/摩爾。暴風雨天空中的閃電可以讓我們了解XNUMXF所代表的電力。
庫侖（c）定義為1安培電流流過導體中某一點XNUMX秒通過的電荷量。此外，XNUMX安培電流等於XNUMX庫侖/秒（C/s）。
當它不是 6.022 x 10 流時 23 電子（阿伏伽德羅常數），可以計算出對應的電荷量。
了解單一電子的電荷（1.602·10 -19 庫侖）並乘以 NA，即阿伏伽德羅常數（F = Na · e - ）。結果如開頭所定義，為 96.485.3365 C/mol， - ，通常四捨五入為 96.500 C/mol。
法拉第常數的實驗方面
透過確定電解過程中沉積在陰極或陽極的元素量，可以知道在電極上產生或消耗的電子摩爾數。
法拉第常數是透過測量給定電流下電解過程中沉積的銀的重量，以及電解前後陰極的重量來獲得的。此外，如果知道元素的原子量，就可以計算出沉積在電極上的金屬摩爾數。
由於電解過程中沉積在陰極上的金屬摩爾數與該過程中傳輸的電子摩爾數之間的關係是已知的，因此可以建立所提供的電荷與傳輸的電子摩爾數之間的關係。
所示比率得出一個常數值（96.485）。為了紀念這位英國物理學家，該常數後來被命名為法拉第常數。
邁克爾·法拉第
麥可法拉第，英國研究員，22年1791月25日出生於紐因頓。 1867年75月XNUMX日在漢普頓去世，享年XNUMX歲。
他研究電磁學和電化學。他的發現包括電磁感應、抗磁性和電解。
電子摩爾數與法拉第常數的關係
下面三個例子說明了轉移的電子摩爾數和法拉第常數之間的關係。
在 + 在水溶液中，它在陰極獲得一個電子，沉積1摩爾金屬Na，消耗1摩爾電子，相當於96.500庫侖（1F）的電荷。
鎂 2+ 在水溶液中，它在陰極獲得兩個電子，1摩爾金屬鎂沉積下來，消耗2摩爾電子，相當於2×96.500庫侖（2F）的電荷。
Al 3+ 在水溶液中，它在陰極獲得三個電子，沉積1摩爾金屬Al，消耗3摩爾電子，對應電荷為3×96.500庫侖（3F）。
電解數值算例
計算電解過程中沉積在陰極上的銅 (Cu) 的質量，電流強度為 2,5 安培 (C/s 或 A)，施加 50 分鐘。電流流過銅 (II) 溶液。 Cu 的原子量 = 63,5 g/mol。
銅（II）離子還原為金屬銅的方程式如下：
Cu 2+ + 2 電子 - => 銅
每 63,5 摩爾電子相當於 2 (2 · 9,65 4 庫侖/摩爾）。 也就是2法拉第。
第一部分確定通過電解池的庫侖數。 1安培等於1庫侖/秒。
C = 50 分 x 60 秒/分鐘 x 2,5 C/秒
7,5 10點¯x 3 C
因此，要計算 7,5 x 10 3 C、採用法拉第常數：
克銅=7,5·10 3 C x 1 mol 和 - / 9,65 · 10 4 C x 63,5 克 Cu / 2 摩爾 -
2,47克銅
法拉第電解定律
第一定律
沉積在電極上的物質的質量與傳輸到電極的電量成正比。這是法拉第第一定律的公認表述，該定律除其他表述外，還包括以下內容：
每個電極上發生氧化或還原的物質的量與流經電池的電量成正比。
法拉第第一定律可以用數學形式表示如下：
m = (Q / F) x (M / z)
m = 沉積在電極上的物質的質量（克）。
Q = 通過溶液的電荷（庫侖）。
F = 法拉第常數。
M = 元素的原子量
Z = 元素的價數。
M/z代表當量。
第二定律
電極上還原或氧化的化學物質的量與其當量成正比。
法拉第第二定律可以寫成如下形式：
m = (Q / F) x PEq
用於估算離子的電化學平衡電位
了解不同離子的電化學平衡電位在電生理學中非常重要。它可以使用以下公式計算：
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = 離子的電化學平衡電位
R = 氣體常數，單位為：8,31 J.mol -1 。 ķ
T = 以開爾文度表示的溫度
Ln = 自然對數或奈佩里對數
z = 離子的價數
F = 法拉第常數
C1 和 C2 是同一種離子的濃度。例如，C1 可以是細胞外離子的濃度，而 C2 可以是細胞內離子的濃度。
這是法拉第常數的用途的一個例子，以及它的建立如何在各個研究和知識領域中非常有用。
Referências
- 維基百科 (2018)。常數法拉第。取自：en.wikipedia.org
- 科學實踐。 （27年2013月XNUMX日）。法拉第電解。取自：practiceaciencia.blogspot.com
- Montoreano，R.（1995）。 《生理學與生物物理學手冊》。 2 給 版。克萊門特編輯 CA
- Whitten, Davis, Peck 和 Stanley. (2008). 化學（第8版）。 CENGAGE Learning。
- Giunta C. (2003)。法拉第電化學。取自：web.lemoyne.edu