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Jul 13, 2023

Qu'est-ce que la constante de Faraday ? (Définition, Formule)

Nous utilisons la constante de Faraday pour calculer la quantité de charge électrique qui traverse un circuit par unité de temps. La constante de Faraday est égale à la charge électrique par mole de charges élémentaires

Nous utilisons la constante de Faraday pour calculer la quantité de charge électrique qui traverse un circuit par unité de temps. La constante de Faraday est égale à la charge électrique par mole de charges élémentaires (comme les électrons). Une mole est définie comme le nombre d’atomes ou de molécules contenus dans exactement 12 grammes de carbone 12 pur. Ce nombre est appelé nombre d'Avogadro (NA) et mesure environ 6,022 x 1023 atomes ou molécules.

F = NA*e

Où:

Ainsi, nous définissons la constante de Faraday comme la charge d'une mole d'électrons, qui est égale au nombre d'électrons d'Avogadro (NA).

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Pour comprendre le fonctionnement de la constante de Faraday, regardons le fonctionnement d'une cellule électrolytique.

Une cellule électrolytique typique se compose de deux électrodes immergées dans une solution électrolytique. Lorsque nous appliquons un courant électrique aux électrodes, une électrode agit comme une anode et l’autre électrode agit comme une cathode. A l'anode, l'oxydation a lieu et l'anode perd des électrons. A la cathode, une réduction a lieu et la cathode gagne des électrons. Les électrons perdus à l’anode traversent le circuit externe jusqu’à la cathode où ils sont gagnés. Ce processus est décrit dans la figure ci-dessous.

La quantité de charge électrique traversant la cellule est liée à la quantité de substance oxydée ou réduite au niveau des électrodes.

La constante de Faraday relie la quantité de charge électrique traversant la cellule (Q) à la quantité de substance impliquée dans la réaction (n) par l'équation suivante :

Q = nF

Ici, Q est la charge électrique qui traverse la cellule, n est la quantité de substance impliquée dans la réaction et F est la constante de Faraday.

La valeur de la constante de Faraday est fixée à 96 485,3399 Coulombs par mole d'électrons, ce qui signifie qu'une mole d'électrons équivaut à 96 485,3399 Coulombs de charge électrique.

Nous pouvons utiliser cette équation pour calculer la quantité de substance impliquée dans la réaction en mesurant la charge électrique traversant la cellule et en la multipliant par l'inverse de la constante de Faraday.

La constante de Faraday est une constante fondamentale en science que nous utilisons pour comprendre et quantifier la quantité de charge électrique impliquée dans de nombreux phénomènes chimiques et physiques.

Nous utilisons la constante de Faraday dans divers domaines allant de l'électrochimie à la thermodynamique, en passant par la technologie des batteries, la chimie analytique et bien plus encore. Certains des cas d'utilisation incluent :

Nous utilisons la constante de Faraday en électrochimie pour calculer la quantité de charge électrique impliquée dans une réaction chimique, ainsi que pour calculer l'équivalent électrochimique d'une substance. Nous utilisons cette constante pour déterminer la relation entre la quantité de charge électrique traversant une cellule électrolytique et la quantité de matériau électrodéposé ou dissous au niveau des électrodes.

Nous utilisons la constante de Faraday dans l'étude théorique des cellules électrochimiques pour calculer la différence de potentiel entre les électrodes et la quantité de matière impliquée dans les réactions redox.

En thermodynamique, nous utilisons la constante de Faraday pour calculer l'énergie libre de Gibbs des réactions électrochimiques, ce qui est important pour nous aider à comprendre la thermodynamique des systèmes électrochimiques.

La constante de Faraday est importante pour déterminer la capacité d'une batterie. Nous utilisons la constante dans le calcul de la quantité de charge nécessaire pour produire une mole d’une substance, ce qui est crucial pour déterminer la quantité d’énergie stockée dans une batterie.

En chimie analytique, nous utilisons la constante de Faraday dans de nombreuses techniques différentes comme la voltammétrie, pour calculer la quantité de substance impliquée dans une réaction électrochimique. Nous pouvons ensuite utiliser ce calcul pour détecter et quantifier la concentration de différentes espèces dans les solutions.