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Jul 13, 2023

Qual é a constante de Faraday? (Definição, Fórmula)

Usamos a constante de Faraday para calcular a quantidade de carga elétrica que flui através de um circuito por unidade de tempo. A constante de Faraday é igual à carga elétrica por mol de cargas elementares

Usamos a constante de Faraday para calcular a quantidade de carga elétrica que flui através de um circuito por unidade de tempo. A constante de Faraday é igual à carga elétrica por mol de cargas elementares (como os elétrons). Um mol é definido como o número de átomos ou moléculas em exatamente 12 gramas de carbono-12 puro. Esse número é chamado de número de Avogadro (NA) e tem aproximadamente 6,022 x 1023 átomos ou moléculas.

F = NA*e

Onde:

Assim, definimos a constante de Faraday como a carga de um mol de elétrons, que é igual ao número de elétrons de Avogadro (NA).

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Para entender como funciona a constante de Faraday, vejamos como funciona uma célula eletrolítica.

Uma célula eletrolítica típica consiste em dois eletrodos submersos em uma solução eletrolítica. Quando aplicamos uma corrente elétrica aos eletrodos, um eletrodo atua como ânodo e o outro eletrodo atua como cátodo. No ânodo ocorre a oxidação e o ânodo perde elétrons. No cátodo ocorre a redução e o cátodo ganha elétrons. Os elétrons perdidos no ânodo fluem através do circuito externo até o cátodo, onde são ganhos. Este processo está representado na figura abaixo.

A quantidade de carga elétrica que passa pela célula está relacionada à quantidade de substância que está sendo oxidada ou reduzida nos eletrodos.

A constante de Faraday relaciona a quantidade de carga elétrica que passa pela célula (Q) com a quantidade de substância envolvida na reação (n) pela seguinte equação:

Q = nF

Aqui, Q é a carga elétrica que passa pela célula, n é a quantidade de substância envolvida na reação e F é a constante de Faraday.

O valor da constante de Faraday é fixado em 96.485,3399 Coulombs por mol de elétrons, o que significa que um mol de elétrons equivale a 96.485,3399 Coulombs de carga elétrica.

Podemos usar esta equação para calcular a quantidade de substância envolvida na reação medindo a carga elétrica que passa pela célula e multiplicando-a pelo inverso da constante de Faraday.

A constante de Faraday é uma constante fundamental na ciência que usamos para compreender e quantificar a quantidade de carga elétrica envolvida em muitos fenômenos químicos e físicos.

Usamos a constante de Faraday em diversos campos, desde eletroquímica até termodinâmica, tecnologia de baterias, química analítica e muito mais. Alguns dos casos de uso incluem:

Usamos a constante de Faraday em eletroquímica para calcular a quantidade de carga elétrica envolvida em uma reação química, bem como para calcular o equivalente eletroquímico de uma substância. Usamos essa constante para determinar a relação entre a quantidade de carga elétrica que passa através de uma célula eletrolítica e a quantidade de material eletrodepositado ou dissolvido nos eletrodos.

Usamos a constante de Faraday no estudo teórico de células eletroquímicas para calcular a diferença de potencial entre os eletrodos e a quantidade de material envolvido nas reações redox.

Na termodinâmica, usamos a constante de Faraday para calcular a energia livre de Gibbs das reações eletroquímicas, o que é importante para nos ajudar a compreender a termodinâmica dos sistemas eletroquímicos.

A constante de Faraday é importante para determinar a capacidade de uma bateria. Usamos a constante no cálculo da quantidade de carga necessária para produzir um mol de uma substância, o que é crucial para determinar a quantidade de energia armazenada numa bateria.

Na química analítica, usamos a constante de Faraday em diversas técnicas, como a voltametria, para calcular a quantidade de substância envolvida em uma reação eletroquímica. Podemos então usar este cálculo para detectar e quantificar a concentração de diferentes espécies em soluções.