Faradays zakoni elektrolize – Prvi i drugi zakon (jednadžbe i definicija)

Faradayevi zakoni elektrolize

Prije nego što razumijemo Faradayeve zakone elektrolize, moramo prvo razumjeti proces elektrolize metala sulfata.

Kada se elektrolit poput metala sulfata razvodi u vodi, njegove molekule se rastavljaju na pozitivne i negativne ionove. Pozitivni ionovi (ili metalni ionovi) kreću prema elektrodama spojenim s negativnim terminalom baterije gdje ti pozitivni ionovi uzimaju elektrone od nje, postajući čist metal atom i odlagaju se na elektrodu.

Negativni ionovi (ili sulfioni) kreću prema elektrodama spojenim s pozitivnim terminalom baterije, gdje ti negativni ionovi odustaju svoje dodatne elektrone i postaju SO4 radikal. Budući da SO4 ne može postojati u električno neutralnom stanju, napadnut će pozitivnu metaličku elektrodu – formirajući metalički sulfat koji će se opet otopiti u vodi.

Faradayevi zakoni elektrolize su kvantitativni (matematički) odnosi koji opisuju gornja dva fenomena.

Prvi Faradayev zakon elektrolize

Iz kraćeg objašnjenja iznad, jasno je da protok struje kroz vanjski baterijski krug potpuno ovisi o tome koliko elektrona se prenese s negativne elektrode ili katode na pozitivne metaličke ionove ili katione. Ako kationi imaju valenciju dva, kao Cu++, tada za svaki kation bit će prijenos dva elektrona s katode na kation. Znamo da svaki elektron ima negativni električni naboj – 1.602 × 10-19 kulonova i kažimo da je to – e. Dakle, za depoziciju svakog atoma Cu na katodu, bit će – 2.e prijenosa naboja s katode na kation.

Sada, recimo, za vrijeme t, ukupan broj atomske bakra depoziran na katodu bi bio n, tako da ukupni prijenos naboja bi bio – 2.n.e kulonova. Masa m depoziranog bakra je očito funkcija broja atoma depoziranih. Stoga se može zaključiti da masa depoziranog bakra direktno proporcionalna je količini električnog naboja koji prođe kroz elektrolit. Dakle, masa depoziranog bakra m ∝ Q količina električnog naboja koja prođe kroz elektrolit.

Prvi Faradayev zakon elektrolize kaže da je kemijska depozicija zbog protoka struje kroz elektrolit direktno proporcionalna količini struje (kulonova) koja prođe kroz njega.

tj. masa kemijske depozicije:

Gdje je Z konstanta proporcionalnosti i poznata je kao elektrokemijski ekvivalent tvari.

Ako u gornjoj jednadžbi stavimo Q = 1 kulon, dobit ćemo Z = m, što znači da je elektrokemijski ekvivalent bilo koje tvari količina te tvari depozirana pri prolazu 1 kulonom kroz njezinu otopinu. Ova konstanta elektrokemijskog ekvivalenta obično se izražava u miligramima po kulonu ili kilogramima po kulonu.

Drugi Faradayev zakon elektrolize

Dakle, naučili smo da je masa kemikalije, depozirane zbog elektrolize, proporcionalna količini struje koja prođe kroz elektrolit. Masa kemikalije, depozirane zbog elektrolize, nije samo proporcionalna količini struje koja prođe kroz elektrolit, već ovisi i o nekim drugim faktorima. Svaka tvar će imati svoju atomsku masu. Stoga, za isti broj atoma, različite tvari će imati različite mase.

Ponovno, koliko atoma se depozira na elektrodama ovisi o njihovom broju valencije. Ako je valencija veća, tada za istu količinu struje, broj depoziranih atoma bit će manji, dok ako je valencija manja, tada za istu količinu struje, depoziranih će biti više atoma.

Stoga, za istu količinu struje ili naboja koji prođe kroz različite elektroliti, masa depozirane kemikalije direktno proporcionalna je njezinoj atomskoj masi i obrnuto proporcionalna njezinoj valenciji.

Drugi Faradayev zakon elektrolize kaže da, kada ista količina struje prođe kroz nekoliko elektrolita, mase depoziranih tvari proporcionalne su njihovim odgovarajućim kemijskim ekvivalentima ili ekvivalentnim masama.

Kemijski ekvivalent ili ekvivalentna masa

Kemijski ekvivalent ili ekvivalentna masa tvari može se odrediti pomoću Faradayevih zakona elektrolize, i definira se kao masa te subtenancije koja će se kombinirati s ili isključiti jedinicnu masu vodika.

Kemijski ekvivalent vodika je, dakle, jedinica. Budući da je valencija tvari jednaka broju atoma vodika koje ona može zamijeniti ili s kojima se može kombinirati, kemijski ekvivalent tvari, stoga, može se definirati kao omjer njezine atomske mase i njezine valencije.

Tko je otkrio Faradayeve zakone elektrolize?

Faradayevi zakoni elektrolize objavljeni su od strane Michaela Faradaya 1834. godine. Michael Faraday je također bio odgovoran

Osim otkrića ovih zakona elektrolize, Michael Faraday je također odgovoran za popularizaciju terminologije poput elektroda, iona, anoda i katode.

Izjava: Poštujte original, dobre članke su vrijedni podijeljenja, ako postoji prekršaj molim obrisati.