Faraday Constant(패러데이 상수)

패러데이 상수는 습식제련 분야, 특히 전기분해(electrolysis)가 적용되는 전해채취(electrowinning)에서 많이 활용되곤 합니다. 이러한 패러데이 상수의 정의는 아래와 같습니다.

 

˙1몰의 전자가 가지는 전하량 (96,485.4C)

 

1쿨롱(Columb, C)은 6.24 X 10¹⁸개의 전자에 해당하기에, 1가 이온을 1몰(6.022 X 10²³)개를 석출하는데 필요한 전자의 개수는 1몰개 이므로, 이들이 가지는 총 전하량은 패러데이 상수가 됨을 알 수 있습니다. 따라서, 아래 패러데이 전기분해 법칙에 따라 전해채취 공정에서 이론적인 생산량을 산출하는데 사용됩니다.

 

˙전기분해 반응 시에 생성 혹은 소모되는 물질의 양은 흐르는 전하량에 비례

˙일정한 전하가 흐를 때 그에 상응하는 당량만큼의 물질이 생성 혹은 소모

Electrolysis

구리전해채취 - Cellhouse 디자인: 생산량, 전류효율, 전류밀도 및 전해조 개수

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아래는 패러데이 상수를 관련된 인자들을 이용하여 수식으로 나타낸 것입니다.

 

F: e X NA

e: 1.602 X 10^-19C

NA: 아보가드로 수, 6.022 X 10²³

 

여기서 F는 패러데이 상수, e는 기본 전하량 즉 전자 하나가 가지고 있는 전하량이며 NA는 아보가드로 수입니다. 전자 하나가 가지고 있는 전하량과 1 몰에 포함된 입자의 개수를 의미하는 아보가드로 수의 곱으로 1 몰의 전자가 가지고 있는 전하량을 표현할 수 있습니다.

 

[참고]

전류의 기본단위인 암페어(A)입니다. 이 때, 1A는 도선의 임의의 면적을 1초동안 1쿨롱만큼 통과하였을 때의 값입니다.

 

1A = 1C/s