חוקי האלקטרוליזה של פאראדיי – החוק הראשון והשני (משוואות ותפיסה)

חוקי פארדי של אלקטרוליזה

לפני שנבין את חוקי פארדי של אלקטרוליזה, עלינו קודם להבין את תהליך אלקטרוליזה של סולט מתכת.

כל עוד חומצה כמו סולט מתכת מזוקקת במים, מולקולותיה מתפצלות לאינונים חיוביים ושליליים. האינונים החיוביים (או אינוני מתכת) נעים לעבר האלקטרודה המחוברת למינוס של בטרייה, שם הם לוקחים אלקטרונים מהאלקטרודה ונהפכים למתכת טהורה אטום ומופקעים על האלקטרודה.

האינונים השליליים (או סולפיטים) נעים לעבר האלקטרודה המחוברת לפלוס של בטרייה, שם הם מסירים את האלקטרונים הנוספים שלהם ונהפכים ל-SO4. מכיוון ש-SO4 לא יכולה להתקיים במצב חשמלי נייטרלי, היא תתקוף את האלקטרודה החיובית המתכתי - וייווצר סולט מתכתי שיחזור להתמוסס במים.

חוקי פארדי של אלקטרוליזה הם קשרים כמותיים (מתמטיים) שמגדירים את שני התופעות המוזכרות.

חוקו הראשון של פארדי על אלקטרוליזה

מהסבר הקצר למעלה, ברור שהזרם של חשמל דרך החשמל החיצוני של בטרייה תלוי בפרוטונים שהועברו מהאלקטרודה השלילית או קתודה לאינונים חיוביים או קטאינים. אם לקטאינים יש ערך ולנטי של שניים כמו Cu++, אז עבור כל קטיון יהיה שני אלקטרונים שהועברו מהקתודה לקטיון. אנחנו יודעים שכל אלקטרון הוא בעל מטען חשמלי שלילי – 1.602 × 10-19 קולון ואנחנו אומרים שזה – e. כך עבור הפקעה של כל אטום Cu על הקתודה, יהיה – 2.e העברת מטען מהקתודה לקטיון.

עכשיו נגיד עבור זמן t יהיה מספר n של אטומי נחושת שהופקו על הקתודה, כך שהמטען הכולל שהועבר יהיה – 2.n.e קולון. המסה m של הנחושת שהופקה היא בהכרח פונקציה במספר האטומים שהופקו. לכן, ניתן להסיק כי המסה של הנחושת שהופקה היא יחסית לכמות המטען החשמלי שעובר דרך החומץ. לכן, מסת הנחושת שהופקה m ∝ Q כמות המטען החשמלי עובר דרך החומץ.

חוקו הראשון של פארדי על אלקטרוליזה קובע כי ההפקעה הכימית עקב זרימת חשמל דרך חומץ היא יחסית לכמות החשמל (קולון) שעבר דרכו.

כלומר, מסת ההפקעה הכימית:

כאשר, Z הוא קבוע פרופורציה ונקרא השוויון האלקטרוכימי של החומר.

אם נשים Q = 1 קולון בנוסחה מעל, נקבל Z = m מה שאומר שהשוויון האלקטרוכימי של כל חומר הוא כמות החומר שהופק במעבר של 1 קולון דרך הפתר שלו. קבוע מעבר זה בדרך כלל מבוטא במיליגרם לקולון או קילוגרם לקולון.

חוקו השני של פארדי על אלקטרוליזה

עד כה למדנו כי מסת החומר שהופקה עקב אלקטרוליזה היא יחסית לכמות החשמל שעובר דרך החומץ. מסת החומר שהופקה עקב אלקטרוליזה אינה רק יחסית לכמות החשמל שעובר דרך החומץ, אלא היא גם תלויה בגורמים אחרים. לכל חומר יש משקל אטומי משלה. כך עבור אותו מספר אטומים, חומרים שונים יהיו בעלי מסות שונות.

שוב, כמה אטומים הופקו על האלקטרודות תלוי גם במספר הלואנטים שלהם. אם הלואנטיות גבוהה יותר, אז עבור אותה כמות חשמל, מספר האטומים שהופקו יהיה קטן יותר, בעוד אם הלואנטיות נמוכה יותר, אז עבור אותה כמות חשמל, מספר האטומים שהופקו יהיה גדול יותר.

אז, עבור אותה כמות חשמל או מטען עובד דרך חומצים שונים, מסת החומר שהופקה היא יחסית למשקל האטומי שלה וביחס הפוך ללואנטיות שלה.

חוקו השני של פארדי על אלקטרוליזה קובע כי כאשר אותה כמות חשמל עוברת דרך מספר חומצים, המסות של החומרים שהופקו הן יחסיות לשווין הכימי או המשקל השווה שלהם.

שווה כימי או משקל שווה

השווה הכימי או המשקל השווה של חומר יכול להיות נקבע על ידי חוקי פארדי של אלקטרוליזה, והוא מוגדר כמשקל של החומר שיתאחד עם או יחליף את משקל יחידה של מימן.

השווה הכימי של מימן הוא, לכן, אחד. מכיוון שהלואנטיות של חומר שווה במספר אטומי מימן שהוא יכול להחליף או איתו הוא יכול להתאחד, השווה הכימי של חומר, לכן, עשוי להיות מוגדר כיחס בין משקל האטום שלו לבין הלואנטיות שלו.

מי המציא את חוקי פארדי של אלקטרוליזה?

חוקי פארדי של אלקטרוליזה פורסמו על ידי מייקל פארדי בשנת 1834. מייקל פארדי היה אחראי גם

בנוסף להמצאת חוקי אלקטרוליזה אלו, מייקל פארדי אחראי גם להפיכת מונחים כמו אלקטרודות, אינונים, אנודה וקתודה לנפוצים.

הצהרה: כבוד למקור, מאמרים טובים ראויים לשיתוף, אם יש פגיעה בזכויות מחבר נא ליצור קשר למחיקה.