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Jul 13, 2023

Qual è la costante di Faraday? (Definizione, Formula)

Usiamo la costante di Faraday per calcolare la quantità di carica elettrica che scorre attraverso un circuito per unità di tempo. La costante di Faraday è uguale alla carica elettrica per mole di cariche elementari

Usiamo la costante di Faraday per calcolare la quantità di carica elettrica che scorre attraverso un circuito per unità di tempo. La costante di Faraday è uguale alla carica elettrica per mole di cariche elementari (come gli elettroni). Una mole è definita come il numero di atomi o molecole contenuti esattamente in 12 grammi di carbonio-12 puro. Questo numero è chiamato numero di Avogadro (NA) ed è composto da circa 6.022 x 1023 atomi o molecole.

F = NA*e

Dove:

Quindi, definiamo la costante di Faraday come la carica di una mole di elettroni, che è uguale al numero di elettroni di Avogadro (NA).

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Per capire come funziona la costante di Faraday, diamo un'occhiata a come funziona una cella elettrolitica.

Una tipica cella elettrolitica è costituita da due elettrodi immersi in una soluzione elettrolitica. Quando applichiamo una corrente elettrica agli elettrodi, un elettrodo funge da anodo e l'altro elettrodo funge da catodo. All'anodo avviene l'ossidazione e l'anodo perde elettroni. Al catodo avviene la riduzione e il catodo acquista elettroni. Gli elettroni persi all'anodo fluiscono attraverso il circuito esterno fino al catodo dove vengono guadagnati. Questo processo è illustrato nella figura seguente.

La quantità di carica elettrica che passa attraverso la cella è correlata alla quantità di sostanza che viene ossidata o ridotta sugli elettrodi.

La costante di Faraday mette in relazione la quantità di carica elettrica passata attraverso la cella (Q) con la quantità di sostanza coinvolta nella reazione (n) mediante la seguente equazione:

Q = nF

Qui, Q è la carica elettrica passata attraverso la cella, n è la quantità di sostanza coinvolta nella reazione e F è la costante di Faraday.

Il valore della costante di Faraday è fissato a 96.485,3399 Coulomb per mole di elettroni, il che significa che una mole di elettroni equivale a 96.485,3399 Coulomb di carica elettrica.

Possiamo usare questa equazione per calcolare la quantità di sostanza coinvolta nella reazione misurando la carica elettrica passata attraverso la cella e moltiplicandola per il reciproco della costante di Faraday.

La costante di Faraday è una costante fondamentale nella scienza che utilizziamo per comprendere e quantificare la quantità di carica elettrica coinvolta in molti fenomeni chimici e fisici.

Utilizziamo la costante di Faraday in una varietà di campi, dall'elettrochimica alla termodinamica, alla tecnologia delle batterie, alla chimica analitica e altro ancora. Alcuni dei casi d'uso includono:

Usiamo la costante di Faraday in elettrochimica per calcolare la quantità di carica elettrica coinvolta in una reazione chimica, nonché per calcolare l'equivalente elettrochimico di una sostanza. Usiamo questa costante per determinare la relazione tra la quantità di carica elettrica passata attraverso una cella elettrolitica e la quantità di materiale elettrodepositato o disciolto sugli elettrodi.

Usiamo la costante di Faraday nello studio teorico delle celle elettrochimiche per calcolare la differenza di potenziale tra gli elettrodi e la quantità di materiale coinvolto nelle reazioni redox.

In termodinamica, utilizziamo la costante di Faraday per calcolare l'energia libera di Gibbs delle reazioni elettrochimiche, che è importante per aiutarci a comprendere la termodinamica dei sistemi elettrochimici.

La costante di Faraday è importante per determinare la capacità di una batteria. Usiamo la costante nel calcolo della quantità di carica necessaria per produrre una mole di una sostanza, che è fondamentale per determinare la quantità di energia immagazzinata in una batteria.

In chimica analitica, utilizziamo la costante di Faraday in molte tecniche diverse come la voltammetria, per calcolare la quantità di sostanza coinvolta in una reazione elettrochimica. Possiamo quindi utilizzare questo calcolo per rilevare e quantificare la concentrazione di diverse specie nelle soluzioni.