ブログ

Jul 13, 2023

ファラデー定数とは何ですか? (定義、計算式)

ファラデー定数を使用して、単位時間あたりに回路を流れる電荷の量を計算します。 ファラデー定数は素電荷 1 モルあたりの電荷に等しい

ファラデー定数を使用して、単位時間あたりに回路を流れる電荷の量を計算します。 ファラデー定数は、素電荷 (電子など) のモルあたりの電荷に等しい。 1 モルは、正確に 12 グラムの純粋な炭素 12 に含まれる原子または分子の数として定義されます。 この数はアボガドロ数 (NA) と呼ばれ、原子または分子の数は約 6.022 x 1023 です。

F = NA*e

どこ：

したがって、ファラデー定数を電子 1 モルの電荷として定義します。これは電子のアボガドロ数 (NA) に等しいです。

Artem Oppermann の詳細ディープ ラーニングとは何ですか、またどのように機能するのですか?

ファラデー定数がどのように機能するかを理解するために、電解槽がどのように機能するかを見てみましょう。

典型的な電解槽は、電解質溶液に浸された 2 つの電極で構成されています。 電極に電流を流すと、一方の電極は陽極として機能し、もう一方の電極は陰極として機能します。 アノードでは酸化が起こり、アノードは電子を失います。 カソードでは還元が起こり、カソードは電子を獲得します。 アノードで失われた電子は、外部回路を通ってカソードに流れ、そこで電子が獲得されます。 このプロセスを以下の図に示します。

セルを通過する電荷の量は、電極で酸化または還元される物質の量に関係します。

ファラデー定数は、次の方程式によって、セルを通過する電荷の量 (Q) と反応に関与する物質の量 (n) を関連付けます。

Q = nF

ここで、Q はセルを通過する電荷、n は反応に関与する物質の量、F はファラデー定数です。

ファラデー定数の値は、電子 1 モルあたり 96,485.3399 クーロンに固定されています。これは、電子 1 モルが 96,485.3399 クーロンの電荷に相当することを意味します。

この式を使用して、セルを通過した電荷を測定し、それにファラデー定数の逆数を掛けることで、反応に関与する物質の量を計算できます。

ファラデー定数は、多くの化学現象や物理現象に関与する電荷の量を理解し、定量化するために使用される科学の基本定数です。

ファラデー定数は、電気化学から熱力学、電池技術、分析化学などのさまざまな分野で使用されます。 使用例には次のようなものがあります。

電気化学ではファラデー定数を使用して、化学反応に関与する電荷の量を計算したり、物質の電気化学当量を計算したりします。 この定数を使用して、電解セルを通過する電荷の量と、電極で電着または溶解される材料の量との関係を決定します。

電気化学セルの理論的研究ではファラデー定数を使用して、電極間の電位差と酸化還元反応に関与する物質の量を計算します。

熱力学では、ファラデー定数を使用して電気化学反応のギブズ自由エネルギーを計算します。これは、電気化学システムの熱力学を理解する上で重要です。

ファラデー定数は、バッテリーの容量を決定する際に重要です。 この定数は、1 モルの物質を生成するのに必要な電荷量の計算に使用されます。これは、バッテリーに蓄えられるエネルギー量を決定する際に重要です。

分析化学では、電気化学反応に関与する物質の量を計算するために、ボルタンメトリーなどのさまざまな技術でファラデー定数を使用します。 この計算を使用して、溶液中のさまざまな種の濃度を検出し、定量化できます。