Tabla de Contenidos
Konstanta Faraday , diwakili oleh simbol F , adalah salah satu konstanta dasar dalam fisika dan kimia dan mewakili nilai absolut atau besarnya muatan listrik satu mol elektron . Nama konstanta ini diambil dari nama fisikawan dan kimiawan Michael Faraday, yang melakukan studi penting tentang elektromagnetisme dan elektrokimia, khususnya pada proses elektrolisis. Ini adalah konstanta yang sering digunakan dalam perhitungan fisika dan kimia yang melibatkan sejumlah besar pembawa muatan, seperti ion atau elektron.
persamaan konstanta Faraday
Karena mewakili nilai muatan pada satu mol elektron, konstanta Faraday dapat dinyatakan dalam bentuk muatan pada setiap elektron dan jumlah elektron dalam satu mol elektron. Muatan setiap elektron tidak lebih dari muatan elementer, e , salah satu konstanta universal terpenting dalam fisika. Di sisi lain, jumlah elektron yang ada dalam satu mol elektron diberikan oleh bilangan Avogadro, N A , sehingga konstanta Faraday dapat dinyatakan sebagai:
Nilai konstanta Faraday
Seperti konstanta apa pun yang tidak berdimensi, nilai konstanta Faraday bergantung pada satuan yang menyatakannya. Nilai konstanta yang saat ini diterima oleh Institut Standar dan Teknologi Nasional Amerika Serikat (NIST) dalam sistem satuan internasional (SI) adalah:
Namun, adalah umum untuk menggunakan konstanta ini di unit lain untuk menghindari kebutuhan konversi selama perhitungan:
| F = | 96 485.33212 Asmol -1 |
| F = | 26.80148114 Ahmol -1 |
| F = | 96 485.33212 JV -1 .mol -1 |
| F = | 96.48533212 kJ.V -1 .mol -1 |
| F = | 96 485.33212 JV -1 .gram-setara -1 |
| F = | 96.48533212 kJ.V -1 . gram-setara -1 |
| F = | 23 060,54783 kal.V -1 .mol -1 |
| F = | 23,06054783 kkal.V -1 .mol -1 |
| F = | 23 060,54783 kal.V -1 .gram-setara -1 |
| F = | 23,06054783 kkal.V -1 . gram-setara -1 |
Penggunaan Konstanta Faraday
dalam elektrolisis
Penggunaan pertama yang diberikan untuk konstanta Faraday adalah di bidang elektrolisis. Di dalamnya, konstanta Faraday memungkinkan penentuan jumlah muatan listrik yang perlu ditransfer untuk menghasilkan massa tertentu suatu zat melalui elektrolisis, atau massa atau jumlah mol zat yang dihasilkan, mengingat jumlah listrik yang melewati sel. Ini dilakukan melalui hubungan berikut:
Di mana I mewakili intensitas arus dalam ampere (A), t adalah waktu berjalan dalam detik (s), n e adalah jumlah mol elektron yang ditransfer dan F adalah konstanta Faraday. Jumlah mol elektron dapat ditentukan dengan stoikiometri atau hanya dengan massa logam dibagi dengan berat ekuivalennya:
Persamaan ini atau yang sebelumnya dapat diselesaikan untuk menemukan variabel yang diinginkan.
persamaan Nernt
Kasus lain di mana konstanta Faraday digunakan adalah dalam elektrokimia, khususnya dalam penggunaan persamaan Nernst. Persamaan ini memungkinkan untuk menghitung potensi reduksi elektroda yang ditemukan dalam kondisi non-standar (konsentrasi selain 1M dan/atau tekanan gas selain 1 atm.).
Persamaan ini adalah:
di mana Q adalah hasil bagi reaksi, E0 adalah potensial reaksi standar, n adalah jumlah elektron yang ditransfer dalam reaksi, T adalah suhu mutlak, R adalah tetapan gas ideal, dan F adalah tetapan Faraday.
Hasil bagi reaksi untuk reaksi jenis aA + bB → cC + dD, diberikan oleh hasil bagi dari hasil kali konsentrasi produk yang dinaikkan ke koefisien stoikiometrinya dan produk dari konsentrasi reaktan yang dinaikkan ke koefisien stoikiometrinya:
Perhitungan potensi kesetimbangan ion dalam membran sel
Persamaan Nernst juga dapat digunakan untuk menentukan potensial sel konsentrasi, yang mengandung zat terlarut yang sama, tetapi pada konsentrasi yang berbeda. Aplikasi khusus dari penggunaan ini adalah dalam menghitung potensi kesetimbangan ion yang ditemukan pada konsentrasi berbeda di kedua sisi membran sel.
Dalam hal ini, potensial reaksi standar adalah nol (karena tidak terjadi reaksi kimia) sehingga potensial kesetimbangan diberikan oleh:
di mana z mewakili muatan listrik ion (dengan semua tandanya), dan C di dalam dan C di luar adalah konsentrasi ion di dalam dan di luar sel, semua faktor lainnya sama seperti sebelumnya.
Perhitungan energi bebas Gibbs
Terakhir, penerapan konstanta Faraday lainnya adalah dalam perhitungan variasi energi bebas Gibbs dari reaksi oksidasi-reduksi yang terjadi dalam sel elektrokimia. Hubungan ini diberikan oleh:
Di mana sel E adalah potensi sel elektrokimia, n jumlah elektron yang ditukar dan F adalah konstanta Faraday.
Perlu disebutkan bahwa ini hanyalah beberapa contoh penggunaan konstanta Faraday dalam kimia. Ada persamaan lain di mana konstanta ini terungkap.
Perhatikan faraday dan farad
Dalam melakukan perhitungan elektrokimia dan bidang lain, konstanta Faraday, F, sering muncul, seperti yang baru saja kita lihat. Tetapi ada juga satuan muatan yang disebut faraday (dengan f kecil). Perhatian harus diambil untuk tidak membingungkan faraday dengan konstanta Faraday karena keduanya tidak sama.
Faraday adalah satuan muatan listrik tak berdimensi yang setara dengan muatan yang dilepaskan oleh satu gram zat yang setara yang terlibat dalam reaksi elektrokimia.
Michael Faraday juga melakukan studi tentang elektromagnetisme, termasuk studi tentang kapasitansi. Untuk menghormati ilmuwan Inggris terkemuka, unit dasar kapasitansi listrik disebut farad dan tidak ada hubungannya dengan faraday atau konstanta Faraday.
Referensi
NIST, Konstanta Fisik Mendasar
Bolivar, G. (2019, 31 Juli). Konstanta Faraday: Aspek Eksperimental, Contoh, Penggunaan . hidup. https://www.lifeder.com/faraday-constant/
Chang, R. (2008). Kimia Fisik untuk Ilmu Kimia dan Biologi (edisi ke-3). PENDIDIKAN BUKIT MCGRAW.
Chang, R., & Goldsby, K. (2013). Kimia (edisi ke-11). McGraw-Hill Interamericana de España SL
González, M. (2010, 16 November). konstanta Faraday . Panduan Kimia. https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/constante-de-faraday
Kimia.ES. (n.d.). konstanta Faraday . https://www.quimica.es/enciclopedia/Constante_de_Faraday.html
