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Jul 13, 2023

¿Qué es la constante de Faraday? (Definición, Fórmula)

Usamos la constante de Faraday para calcular la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de un circuito por unidad de tiempo. La constante de Faraday es igual a la carga eléctrica por mol de cargas elementales.

Usamos la constante de Faraday para calcular la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de un circuito por unidad de tiempo. La constante de Faraday es igual a la carga eléctrica por mol de cargas elementales (como los electrones). Un mol se define como el número de átomos o moléculas que hay exactamente en 12 gramos de carbono-12 puro. Este número se llama número de Avogadro (NA) y mide aproximadamente 6,022 x 1023 átomos o moléculas.

F = NA*e

Dónde:

Entonces, definimos la constante de Faraday como la carga de un mol de electrones, que es igual al número de electrones de Avogadro (NA).

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Para entender cómo funciona la constante de Faraday, veamos cómo funciona una celda electrolítica.

Una celda electrolítica típica consta de dos electrodos sumergidos en una solución electrolítica. Cuando aplicamos una corriente eléctrica a los electrodos, un electrodo actúa como ánodo y el otro electrodo actúa como cátodo. En el ánodo se produce oxidación y el ánodo pierde electrones. En el cátodo se produce una reducción y el cátodo gana electrones. Los electrones perdidos en el ánodo fluyen a través del circuito externo hasta el cátodo donde se ganan. Este proceso se muestra en la siguiente figura.

La cantidad de carga eléctrica que pasa a través de la celda está relacionada con la cantidad de sustancia que se oxida o reduce en los electrodos.

La constante de Faraday relaciona la cantidad de carga eléctrica que pasa a través de la celda (Q) con la cantidad de sustancia involucrada en la reacción (n) mediante la siguiente ecuación:

Q = nF

Aquí, Q es la carga eléctrica que pasa a través de la celda, n es la cantidad de sustancia involucrada en la reacción y F es la constante de Faraday.

El valor de la constante de Faraday está fijado en 96.485,3399 culombios por mol de electrones, lo que significa que un mol de electrones equivale a 96.485,3399 culombios de carga eléctrica.

Podemos usar esta ecuación para calcular la cantidad de sustancia involucrada en la reacción midiendo la carga eléctrica que pasa a través de la celda y multiplicándola por el recíproco de la constante de Faraday.

La constante de Faraday es una constante fundamental en la ciencia que utilizamos para comprender y cuantificar la cantidad de carga eléctrica involucrada en muchos fenómenos químicos y físicos.

Utilizamos la constante de Faraday en una variedad de campos, desde electroquímica hasta termodinámica, tecnología de baterías, química analítica y más. Algunos de los casos de uso incluyen:

Utilizamos la constante de Faraday en electroquímica para calcular la cantidad de carga eléctrica que interviene en una reacción química, así como para calcular el equivalente electroquímico de una sustancia. Usamos esta constante para determinar la relación entre la cantidad de carga eléctrica que pasa a través de una celda electrolítica y la cantidad de material que se deposita o se disuelve en los electrodos.

Utilizamos la constante de Faraday en el estudio teórico de celdas electroquímicas para calcular la diferencia de potencial entre los electrodos y la cantidad de material que interviene en las reacciones redox.

En termodinámica, utilizamos la constante de Faraday para calcular la energía libre de Gibbs de las reacciones electroquímicas, lo cual es importante para ayudarnos a comprender la termodinámica de los sistemas electroquímicos.

La constante de Faraday es importante para determinar la capacidad de una batería. Usamos la constante en el cálculo de la cantidad de carga requerida para producir un mol de una sustancia, lo cual es crucial para determinar la cantidad de energía almacenada en una batería.

En química analítica, utilizamos la constante de Faraday en muchas técnicas diferentes, como la voltamperometría, para calcular la cantidad de sustancia involucrada en una reacción electroquímica. Luego podemos usar este cálculo para detectar y cuantificar la concentración de diferentes especies en soluciones.