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法拉第常数

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    法拉第常数(Faraday‘s constant; faraday constant)是近代科学研究中重要的物理常数,代表每摩尔电子所携带的电荷,单位Cmol⁻¹。尤其在确定一个物质带有多少离子或者电子时这个常数非常重要。法拉第常数以麦可·法拉第命名,法拉第的研究工作对这个常数的确定有决定性的意义。

    法拉第常数,用符号F表示,有时也被表示为ℱ,是以迈克尔·法拉第命名的。在物理和化学中,这个常数代表每摩尔电子的电荷量。[1] 它目前公认的数值是

    96485.33289(59) C mol −1

    这个常数与另外两个物理常数有一个简单的关系:

       

    在这里

    e = 1.6021766208(98)×10 −19 C  [2]
    N A = 6.022140857(74)×10 23 mol −1  [3]

    NA是阿伏伽德罗常数(无单位的粒子数N与以摩尔为单位的物质的量n之比),而e是基本电荷或一个电子的电荷量。这种关系恒成立,是因为一摩尔电子的电荷量等于一个电子的电荷量乘以一摩尔电子的数量。

    法拉第常数通常在电解中使用。用库仑电量除以法拉第常数,就可以得到已被氧化的元素的量(摩尔)。

    F的值是通过称量电化学反应中沉积的银的量而首次确定的。在该电化学反应中,在测量的时间内测量通过的电流,并且使用法拉第电解定律反解出F的值。[4] 研究一直在追求以更精确的方式确定相关常数FNAe

    1 2019年重新定义编辑

    随着2019年对国际单位制基本单位的重新定义以及基本电荷和阿伏伽德罗常数的精确定义,法拉第常数将精确地为1.602176634×10-19 C·6.02214076×1023mol-1 = 96485.321233100184 C/mol。

    2 其他常见单位编辑

    • 每伏克当量96 485焦耳(96.485千焦)
    • 每伏克当量23.061千卡
    • 26.801安·小时/摩尔

    3 电荷的法拉第单位编辑

    与法拉第常数相关的是“法拉第”,一种电荷单位。它远不如库仑常见,但有时在电化学中使用。[5] 一个法拉第电荷是一摩尔电子的电荷量,即 96485.33289(59) C.[6]

    用法拉第表示,法拉第常数等于“1法拉第电荷每摩尔”。

    这个法拉第单位不能与法混淆,法是一个不相关的电容单位(1法= 1库仑/ 1伏)。

    4 大众媒体编辑

    《辛普森一家》的剧集《黑暗骑士法庭》(RABF10)中,伯恩斯先生问漫画书商他想要他的全部漫画库存要多少钱。他说“光速用美元表示”,伯恩斯先生告诉史密瑟斯“只能给他法拉第常数的价钱。”这张支票上写着96,485.34美元。

    参考文献

    • [1]

      ^The term "magnitude" is used in the sense of "absolute value": The charge of an electron is negative, but F is always defined to be positive..

    • [2]

      ^"CODATA Value: elementary charge". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. US National Institute of Standards and Technology. June 2015. Retrieved 2015-09-22. 2014 CODATA recommended values.

    • [3]

      ^"CODATA Value: Avogadro constant". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. US National Institute of Standards and Technology. June 2015. Retrieved 2015-09-25. 2014 CODATA recommended values.

    • [4]

      ^NIST Introduction to physical constants.

    • [5]

      ^Foundations Of Physics, Volume 2, by R. S. Gambhir, 1993, p. 51.

    • [6]

      ^"CODATA Value: Faraday constant". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. US National Institute of Standards and Technology. June 2015. Retrieved 2015-09-25. 2014 CODATA recommended values.

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