Faraday elektrolüüsiseadused – Esimene ja Teine Seadus (Võrrandid & Definitsioon)
Faraday’s Laws of Electrolysis
Enne Faraday elektroliisi seaduste mõistmiseks tuleb esmalt mõista metallisulfaadi elektroliisi protsessi.
Kui metallisulfaat on vedelikus lahustatud, jagunevad selle molekulid positiivsete ja negatiivsete ionideks. Positiivsed ionid (või metallionid) liiguvad elektritööriistale, mis on ühendatud akuga, kus need võtavad elektronid, muutudes puhtaks metalliks atomi ja asetatakse elektritööriista.
Negatiivsed ionid (või sülfioniidid) liiguvad elektritööriistale, mis on ühendatud akuga, kus need andevad oma üleliigseid elektrone ja muutuvad SO4 radikaaliks. Kuna SO4 ei saa eksisteerida elektriliselt neutraalses olekus, rünnab see metallilist positiivset elektritööriista – moodustades metallisulfaadi, mis jälle lahustub vee hulgas.
Faraday elektroliisi seadused on kvantitatiivsed (matemaatilised) suhted, mis kirjeldavad eelnimetatud kahte fenomeni.
Faraday esimene elektroliisi seadus
Lühikese selgituse põhjal on selge, et voolu läbimine välises akula ringkonnas sõltub sellest, kui palju elektrone edastatakse negatiivsest elektritööriistast või katoodist positiivsele metallioni või kationi. Kui kationi valentsus on kaks, nagu Cu++, siis iga kationi jaoks edastatakse kaks elektront katoodist kationi. Teame, et iga elektronil on negatiivne elektrilaeng – 1.602 × 10-19 Coulombit ja ütleme, et see on – e. Seega iga Cu atoomi paigutamisel katoodile edastatakse – 2.e laengut katoodist kationi.
Nüüd ütleme, et ajal t paigutatakse kokku n arv kuubiumaatome katoodile, seega kogu edastatav laeng oleks – 2.n.e Coulombit. Paigutatud kuubi mass m on ilmselt funktsioon paigutatud aatome arvust. Seega võib järeldada, et paigutatud kuubi mass on otse proportsionaalne elektrilaenguga, mis läbib elektrolüütit. Seega paigutatud kuubi mass m ∝ Q elektrolüüsile läbitud elektrilaengu kogus.
Faraday esimene elektroliisi seadus väidab, et keemiline paigutamine, mis tekib voolu läbimise tõttu elektrolüüsile, on otse proportsionaalne läbitud elektrilaenguga (Coulombites).
st. keemilise paigutamise mass:
Kus Z on proportsionaalsuse konstant ja teda nimetatakse aine elektrokeemiliseks ekvivalentiks.
Kui me paneme Q = 1 Coulomb ülaltoodud võrrandisse, saame Z = m, mis tähendab, et mis tahes aine elektrokeemiline ekvivalent on selle aine kogus, mis paigutatakse 1 Coulombi läbimisel selle lahuse kaudu. Selle konstandi elektrokeemiline ekvivalent väljendatakse tavaliselt milligrammites per Coulomb või kilogrammites per Coulomb.
Faraday teine elektroliisi seadus
Kuni praeguseni oleme õppinud, et elektroliisi tõttu paigutatud keemiaaine mass on proportsionaalne elektrolüüsile läbinud elektrilaenguga. Elektroliisi tõttu paigutatud keemiaaine mass ei ole ainult proportsionaalne elektrolüüsile läbinud elektrilaenguga, vaid sellel sõltub ka mõnedest muudest teguritest. Igal aines on oma aatomi kaal. Seega erinevatel ainetel, kes paigutavad sama arvu aatome, on erinevad massid.
Uuesti, mitu aatomi paigutatakse elektritööriistale, sõltub nende valentsusest. Kui valentsus on suurem, siis sama elektrilaengu korral paigutatakse vähem aatome, samas kui valentsus on väiksem, siis sama elektrilaengu korral paigutatakse rohkem aatome.
Seega, sama elektrilaengu või laengu läbimisel erinevatel elektrolüütidel on paigutatud keemiaaine mass otse proportsionaalne selle aatomi kaaluga ja vastupidiselt selle valentsusega.
Faraday teine elektroliisi seadus väidab, et kui sama elektrilaeng läbib mitut elektrolüüti, on paigutatud ainede mass proportsionaalne nende vastavate keemiliste ekvivalentidega või ekvivalentkaaluga.
Keemiline ekvivalent või ekvivalentkaal
Aine keemiline ekvivalent või ekvivalentkaal määratakse Faraday elektroliisi seaduste kaudu, ja seda defineeritakse kui selle alamüste kaal, mis sidub või asendab ühiku kaalu vesiniku.
Vesiniku keemiline ekvivalent on seega üks. Kuna aine valentsus on võrdne selle aatomi arvuga, mida see võib asendada või millega see saab siduda, võib aine keemilist ekvivalenti defineerida kui tema aatomi kaalu ja tema valentsuse suhet.
Kes leiutas Faraday elektroliisi seadusi?
Faraday elektroliisi seadused avaldati Michael Faraday poolt 1834. aastal. Michael Faraday oli ka vastutav
Selle asemel, et avastada need elektroliisi seadused, oli Michael Faraday ka vastutav terminoloogia levitamise eest, näiteks elektrodid, ionid, anoodid ja katoodid.
Deklaratsioon: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
