블로그

Jul 13, 2023

패러데이 상수는 무엇입니까? (정의, 공식)

단위 시간당 회로를 통해 흐르는 전하량을 계산하기 위해 패러데이 상수를 사용합니다. 패러데이 상수는 기본 전하 1몰당 전하량과 같습니다.

단위 시간당 회로를 통해 흐르는 전하량을 계산하기 위해 패러데이 상수를 사용합니다. 패러데이 상수는 전자와 같은 기본 전하 1몰당 전하량과 같습니다. 1몰은 정확히 12g의 순수 탄소-12에 들어 있는 원자 또는 분자의 수로 정의됩니다. 이 숫자를 아보가드로 수(NA)라고 하며 대략 6.022 x 1023 원자 또는 분자입니다.

F = NA*e

어디:

따라서 우리는 패러데이 상수를 전자 1몰의 전하로 정의합니다. 이는 아보가드로의 전자 수(NA)와 같습니다.

Artem Oppermann의 추가 정보 딥 러닝이란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

패러데이 상수가 어떻게 작동하는지 이해하기 위해 전해조가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다.

일반적인 전해조는 전해질 용액에 담긴 두 개의 전극으로 구성됩니다. 전극에 전류를 가하면 한 전극은 양극 역할을 하고 다른 전극은 음극 역할을 합니다. 양극에서는 산화가 일어나고 양극은 전자를 잃습니다. 음극에서는 환원이 일어나고 음극은 전자를 얻습니다. 양극에서 손실된 전자는 외부 회로를 통해 음극으로 이동하여 획득됩니다. 이 과정은 아래 그림에 나와 있습니다.

전지를 통과하는 전하의 양은 전극에서 산화되거나 환원되는 물질의 양과 관련이 있습니다.

패러데이 상수는 다음 방정식을 통해 전지를 통과하는 전하량(Q)과 반응에 관여하는 물질의 양(n)을 연결합니다.

Q = nF

여기서 Q는 전지를 통과하는 전하량, n은 반응에 관여하는 물질의 양, F는 패러데이 상수이다.

패러데이 상수의 값은 전자 1몰당 96,485.3399 쿨롱으로 고정되어 있습니다. 즉, 전자 1몰은 96,485.3399 쿨롱의 전하와 같습니다.

이 방정식을 사용하여 셀을 통과하는 전하를 측정하고 여기에 패러데이 상수의 역수를 곱하여 반응에 관련된 물질의 양을 계산할 수 있습니다.

패러데이 상수는 많은 화학적, 물리적 현상과 관련된 전하량을 이해하고 정량화하는 데 사용하는 과학의 기본 상수입니다.

우리는 전기화학부터 열역학, 배터리 기술, 분석화학 등 다양한 분야에서 패러데이 상수를 사용합니다. 일부 사용 사례는 다음과 같습니다.

우리는 전기화학에서 패러데이 상수를 사용하여 화학 반응과 관련된 전하량을 계산하고 물질의 전기화학적 등가물을 계산합니다. 우리는 이 상수를 사용하여 전해조를 통과하는 전하량과 전극에 전착되거나 용해되는 물질의 양 사이의 관계를 결정합니다.

우리는 전기화학 전지의 이론적 연구에서 패러데이 상수를 사용하여 산화환원 반응에 관여하는 물질의 양과 전극 사이의 전위차를 계산합니다.

열역학에서는 패러데이 상수를 사용하여 전기화학 반응의 깁스 자유에너지를 계산하는데, 이는 전기화학 시스템의 열역학을 이해하는 데 중요합니다.

패러데이 상수는 배터리 용량을 결정하는 데 중요합니다. 우리는 물질 1몰을 생성하는 데 필요한 전하량을 계산할 때 상수를 사용하는데, 이는 배터리에 저장되는 에너지의 양을 결정하는 데 중요합니다.

분석 화학에서는 전압전류법과 같은 다양한 기술에서 패러데이 상수를 사용하여 전기화학 반응에 관련된 물질의 양을 계산합니다. 그런 다음 이 계산을 사용하여 용액 내 다양한 ​​종의 농도를 감지하고 정량화할 수 있습니다.