Закон Фарадея для електролізу

У 1836 році Майкл Фарадей опублікував виведені математично кількісні характеристики електролізу. Виявлені взаємозв’язки між кількістю пройшов через електроліт електрики і кількістю виділився при цьому речовини згодом були названі законами Фарадея для електролізу.

Перший закон

Якщо пропускати через розчин мідного купоросу електричний струм протягом певної кількості часу, то на катоді виділяється невелика кількість міді. Однак якщо пустити струм більшої сили, за таку ж кількість часу на катоді утворюється більша кількість міді. При збільшенні часу і однаковій силі струму також збільшується кількість міді.

Фарадей встановив взаємозв’язок маси речовини, сили струму і часу. Математично цей взаємозв’язок виражається в такий спосіб:

m = kIt,

де:

  • m – маса речовини;
  • k – електрохімічний еквівалент;
  • I – сила струму;
  • t – час.

Електрохімічний еквівалент – це маса речовини, утворена при проходженні через електроліт струму в 1 А за одну секунду. Виражається як співвідношення маси речовини до кількості електрики або г / Кл.

Твір сили струму і часу висловлює кількість електрики: q = It. Це електричний заряд, вимірюваний в кулонах (один ампер до одній секунді). Електричний заряд відображає здатність тіла бути джерелом електромагнітного поля і брати участь в електромагнітній взаємодії.

Відповідно, рівняння Фарадея набуває вигляду:

m = kq.

Перший закон електролізу Фарадея: маса речовини, яка виділяється при електролізі, прямо пропорційна кількості електричного струму, пропущеного через електроліт.

Другий закон

Фарадей, пропускаючи електричний струм однакової сили через різні електроліти, зауважив, що маси речовин на електродах неоднакові. Зваживши виділилися речовини, Фарадей зробив висновок, що вага залежить від хімічної природи речовини. Наприклад, на кожен грам виділеного водню доводилося 107,9 г срібла, 31,8 г міді, 29,35 г нікелю.

На основі отриманих даних Фарадей вивів другий закон електролізу: для певної кількості електрики маса хімічного елемента, що утворився на електроді, прямо пропорційна еквівалентної масі елемента. Вона дорівнює масі одного еквівалента – кількості речовини, що реагує або заміщає 1 моль атомів водню в хімічних реакціях:

μeq = μ / z,

де:

  • μ – молярна маса речовини;
  • z – число електронів на один іон (валентне число іонів).

Для виділення одного благаючи еквівалента витрачається однакова кількість електрики – 96485 Кл / моль. Це число називається числом Фарадея і позначається буквою F.

Згідно з другим законом, електрохімічний еквівалент прямо пропорційний еквівалентній масі речовини:

k = (1 / F) μeq або k = (1 / zF) μ.

Два закони Фарадея можна привести до загальної формули: m = (q / F) ∙ (μ / z).

Що ми дізналися?

Фарадей, проводячи реакцію електролізу різних речовин, вивів два закони. Відповідно до першого закону, маса речовини, що осів на електрод, прямо пропорційна кількості електрики, пропущеного через електроліт: m = kq. Другий закон відображає взаємозв’язок електрохімічного еквівалента та еквівалентної маси речовини: k = (1 / F) μeq. Електрохімічний еквівалент – кількість виділився речовини при проходженні одиниці електрики. Еквівалентна маса – кількість речовини, що реагує з 1 молем водню.

ПОДІЛИТИСЯ: