Faradays Elektroliz Qanunları – Birinci və İkinci Qanunlar (Tənliklər & Tərif)

Faraday qanunları

Faraday qanunlarını anlamaqdan əvvəl elektroliz prosesini başa düşmək lazımdır.

Məsələn, metall sülfat kimi elektrolit suya məncərələndikdə, molekülləri müsbət və mənfi iyonlara bölünür. Müsbət iyonlar (və ya metall iyonları) batareyanın mənfi terminalına qoşulmuş elektrodla hərəkət edir və burada bu müsbət iyonlar ondan elektronlar alır, saf metall atom olaraq çevrilir və elektroda qapanır.

Mənfi iyonlar (və ya sülfiti) batareyanın müsbət terminalına qoşulmuş elektrodla hərəkət edir, burada bu mənfi iyonlar artıq elektronlarını verir və SO4 radikalı halına gəlir. SO4 elektrik nöqtəvi haldə mövcud olmur, buna görə də metal müsbət elektrodunu saldırayacaq – bu da yeni bir metal sülfat yaradacaq ki, bu da suya yenidən çözülməyə başlayacaq.

Faraday qanunları bu iki hadisəni təsvir edən kəmiyyətli (riyazi) əlaqələrdir.

Faraday Qanunlarının Birinci Elektrolizi

Yuxarıda qısaca izah etdiyimiz kimi, elektrik akımı xarici batareya şəbəkəsinin içindən keçməsi tamamilə neçə elektron mənfi elektrod və ya katoddan müsbət metall iyon və ya kationa keçməyə bağlıdır. Məsələn, kationların valensiya 2 olarsa (məsələn, Cu++) hər bir kation üçün iki elektron katoddan kationa keçir. Biliyoruq ki, hər bir elektronun mənfi elektrik yükü -1.602 × 10-19 Koulomb və deyilək ki, bu - e. Deməli, hər bir Cu atomunun katoda qapanması üçün - 2.e yük katoddan kationa keçir.

İndi, t vaxtı ərzində toplam n sayda mis ətmi atomun katoda qalanı gözləyək, deməli, keçirilən toplam yük - 2.n.e Koulomb olacaq. Qalan miskin kütlesi belə, qalan atomların sayı ilə funksiyalıdır. Beləliklə, qalan miskin kütlesinin elektrolitin içindən keçən elektrik yükünün miqdarına mütənasib olduğunu nəticələyə bilərik. Deməli, qalan miskin kütlesi m ∝ Q, yəni elektrolitin içindən keçən elektrik yükünün miqdarına mütənasibdir.

Faraday Qanunlarının Birinci Elektrolizi dediyi kimi, elektrolitin içindən elektrik akımınin keçməsi nəticəsində meydana gələn kimyəvi qapanmanın miqdarı, onun içindən keçən elektrik enerjisinin (Koulomb) miqdarına mütənasibdir.

yəni kimyəvi qapanmanın kütlesi:

Burada, Z mütənasibliyin sabiti və substansın elektrokimyəvi ekvivalenti adlanır.

Əgər yuxarıdakı tənliyə Q = 1 Koulomb qoyarsaq, Z = m alarıq, bu isə deməkdir ki, hər hansı bir substansın elektrokimyəvi ekvivalenti, 1 Koulombun onun çözdümündən keçməsi nəticəsində qalan substansın miqdarıdır. Bu sabit genelliklə miligram/Koulomb və ya kilogram/Koulomb kimi ifadə olunur.

Faraday Qanunlarının İkinci Elektrolizi

Bu qədər öyrəndiyimiz kimi, elektrolizin nəticəsində qalan kimyəvi maddənin miqdarı, elektrolitin içindən keçən elektrik enerjisinin miqdarına mütənasibdir. Elektrolizin nəticəsində qalan kimyəvi maddənin miqdarı, elektrolitin içindən keçən elektrik enerjisinin miqdarına mütənasib olduğu kimi, digər bir faktora da asılıdır. Hər bir substansın özünə aid atom ağırlığı var. Deməli, eyni atom sayı üçün, fərqli substansların fərqli kütlesi olacaq.

Yenə də, neçə atomun elektrodalara qalanı, onların valensiyasına asılıdır. Valensiya daha yüksəkdirsə, eyni miqdarda elektrik enerjisi üçün qalan atomların sayı az olacaq, əksinə, valensiya azdirsə, eyni miqdarda elektrik enerjisi üçün daha çox atom qalanacaq.

Beləliklə, eyni miqdarda elektrik enerjisi və ya yükün fərqli elektrolitlərin içindən keçməsi nəticəsində qalan kimyəvi maddənin miqdarı, onun atom ağırlığına mütənasib və valensiyasına tərs mütənasibdir.

Faraday qanunlarının ikinci elektrolizi dediyi kimi, eyni miqdarda elektrik enerjisi fərqli elektrolitlərin içindən keçdikdə, qalan maddələrin miqdarı onların müvafiq kimyəvi ekvivalentlərinə və ya ekvivalent ağırlığına mütənasibdir.

Kimyəvi Ekvivalent və ya Ekvivalent Ağırlık

Kimyəvi ekvivalent və ya ekvivalent ağırlığı, Faraday qanunları vasitəsilə müəyyənləşdirilir və bu, bir vahid hidrogen ağırlığının kombinasiyasını və ya yerinə yetirilməsini təmin edəcək substansın ağırlığı kimi tərif olunur.

Hidrogenin kimyəvi ekvivalenti bir vahiddir. Çünki, substansın valensiya sayı, onun kombinasiya edə biləcəyi və ya yerinə yetirə biləcəyi hidrogen atomlarının sayına bərabər olduğundan, substansın kimyəvi ekvivalenti, onun atom ağırlığının valensiya cəmiyə bölünməsi kimi tərif oluna bilər.

Faraday Qanunlarını Kim Tapdı?

Faraday qanunları 1834-cü ildə Michael Faraday tərəfindən nəşr edildi. Michael Faraday

Elektroliz qanunlarını tapmaqla birlikdə, Michael Faraday terminologiyaları, məsələn, elektrod, ion, anod və katod kimi terminologiyaları yaymağa də sorumludur.