ค่าคงตัวฟาราเดย์
| ค่าคงตัวฟาราเดย์ | |
|---|---|
.jpg) ไมเคิล ฟาราเดย์ บุคคลที่นำมาตั้งชื่อค่าคงตัวนี้ | |
สัญลักษณ์ทั่วไป | F |
| หน่วยเอสไอ | คูลอมบ์ต่อโมล (C/mol) |
| ในหน่วยฐานเอสไอ | s⋅A⋅mol−1 |
อนุพันธ์ จากปริมาณอื่น | F = eNA |
| ค่า | 96485.33212 C/mol[1] |
ในเคมีเชิงฟิสิกส์ ค่าคงตัวฟาราเดย์ (อังกฤษ: Faraday constant; สัญลักษณ์ F หรือบางครั้งใช้สัญลักษณ์ ℱ) คือ ค่าคงตัวทางฟิสิกส์ที่นิยามว่าเป็นผลหารระหว่างประจุไฟฟ้ารวม (q) ด้วยปริมาณ (n) ของพาหะนำประจุมูลฐานในสารตัวอย่างใดๆ: F = q/n; โดยแสดงหน่วยเป็นคูลอมบ์ต่อโมล (C/mol) ค่านี้จึงเป็นตัวแทนของ "ประจุเชิงมูลฐานต่อโมล" นั่นคือ ประจุไฟฟ้าของตัวพาเชิงมูลฐานหนึ่งโมล (เช่น โปรตอน) โดยตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ไมเคิล ฟาราเดย์ นับตั้งแต่การนิยามใหม่ของระบบ SI ใน ค.ศ. 2019 ค่าคงตัวฟาราเดย์จึงมีค่าที่กำหนดไว้อย่างแน่นอน ซึ่งเกิดจากผลคูณระหว่างประจุเชิงมูลฐาน (e มีหน่วยเป็นคูลอมบ์) และค่าคงตัวอาโวกาโดร (NA มีหน่วยเป็นต่อโมล):
- F = e × NA = 9.64853321233100184×104 C/mol.
การคำนวณ
[แก้]ค่าคงตัวฟาราเดย์สามารถมองได้ว่าเป็นตัวประกอบการแปรผันตรงระหว่างประจุในหน่วยคูลอมบ์ (ที่ใช้ในวิชาฟิสิกส์และการวัดทางไฟฟ้าภาคปฏิบัติ) กับปริมาณของสารในหน่วยโมล (ที่ใช้ในวิชาเคมี) ดังนั้นจึงมีประโยชน์เป็นอย่างยิ่งในวิชาเคมีไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการคำนวณเกี่ยวกับการอิเล็กโทรลิซิส เนื่องจากประจุเชิงมูลฐานมีค่าเท่ากับ 1.602176634×10−19 C[2] และมีเอนทิตีต่อโมลเท่ากับ NA = 6.02214076×1023 พอดี[2] ค่าคงตัวฟาราเดย์จึงได้จากผลคูณของปริมาณทั้งสองนี้:
- F = e × NA
- = 1.602176634×10−19 C × 6.02214076×1023 mol−1
- = 9.64853321233100184×104 C/mol.
ค่าของ F ถูกกำหนดขึ้นครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1800 โดยการชั่งน้ำหนักปริมาณของเงินที่สะสมตัวในปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า ซึ่งผ่านกระแสไฟฟ้าที่วัดค่าได้เป็นเวลาที่วัดค่าได้ และใช้กฎการอิเล็กโทรลิซิสของฟาราเดย์[3] จนกระทั่งถึงราวปี ค.ศ. 1970 ค่าคงตัวฟาราเดย์ที่น่าเชื่อถือที่สุดได้มาจากการใช้วิธีที่เกี่ยวเนื่องกัน คือการละลายโลหะเงินด้วยกระแสไฟฟ้าในกรดเปอร์คลอริก[4]
ฟาราเดย์ – หน่วยของประจุ
[แก้]ที่เกี่ยวข้องกับค่าคงตัวฟาราเดย์คือ "ฟาราเดย์" ซึ่งเป็นหน่วยของประจุไฟฟ้า หนึ่งฟาราเดย์คือปริมาณประจุในอิเล็กตรอนหนึ่งโมล:
โดยที่ N0 คือเลขอาโวกาโดร[5] หนึ่งฟาราเดย์จะสามารถอีเล็กโทรดพอกพูน (electrodeposit) อะตอมของโลหะเงินได้หนึ่งโมล[6]
ดูเพิ่ม
[แก้]อ้างอิง
[แก้]- ↑ Mohr, Peter J.; Newell, David B.; Taylor, Barry N.; Tiesinga, Eite (1 กันยายน 2025). "CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2022". Journal of Physical and Chemical Reference Data (ภาษาอังกฤษ). 54 (3). doi:10.1063/5.0279860. ISSN 0047-2689.
- 1 2 Newell, David B.; Tiesinga, Eite (2019). The International System of Units (SI). NIST Special Publication 330. Gaithersburg, Maryland: National Institute of Standards and Technology. doi:10.6028/nist.sp.330-2019. S2CID 242934226.
- ↑ NIST Introduction to physical constants
- ↑ IUPAC (1976). "Status of the Faraday constant as an analytical standard". Pure and Applied Chemistry. 45 (2): 125–130. doi:10.1351/pac197645020125.
- ↑ Newell, David B.; Tiesinga, Eite (2019). The International System of Units (SI). NIST Special Publication 330. Gaithersburg, Maryland: National Institute of Standards and Technology. doi:10.6028/nist.sp.330-2019. S2CID 242934226.
- ↑ Foundations of Physics, Volume 2, by R. S. Gambhir, 1993, p. 51
| ฟิสิกส์ | |
|---|---|
| การบรรยาย | |
| ส่วนเกี่ยวข้อง | |
