Фарадей электролиз заңдары – Бірінші және екінші заңдар (теңдеулер және анықтама)
Фарадейнің электролиз заңдары
Біз Фарадейнің электролиз заңдарын түсіну өмірінде, алдымен металл сульфаттың электролизі процессін түсіну керек.
Металл сульфат сияқты электролит суға айналғанда, оның молекулалары теріс және оң зарядтарға бөлінеді. Оң зарядтар (немесе металл иондары) батарея негізгі теріс контактқа байланысты электродқа қозғалады, оң иондар осында электрондарды ұстайды, металл ретінде чисто болып, электродта отырылады.
Теріс зарядтар (немесе сульфат иондары) батарея негізгі оң контактқа байланысты электродқа қозғалады, теріс иондар осында өздерінің қосымша электрондарын береді және SO4 радикалына айналады. SO4 электрдік нейтраль абалда болуы мүмкін емес, сондықтан ол металдың оң электродын атап, металл сульфатын пайда етеді, бұл да суға шешілетін.
Фарадейнің электролиз заңдары бұл екеуін сипаттайтын сандық (математикалық) байланыстар.
Фарадейнің электролиз бірінші заңы
Жоғарыда берілген қысқаша түсіндірме бойынша, электрдің акимы өзара электролиттен өтуінің барлығы теріс электрод немесе катодтан оң металл иондарына немесе катиондарға қанша электрон өткізілуіне байланысты. Егер катиондар Cu++ сияқты екі валентті болса, онда әрбір катион үшін катодтан катионға екі электрон өтеді. Біз білеміз, әрбір электрон -1.602 × 10-19 Кулон теріс электрдік зарядына ие, және оны - e деп айтамыз. Сондықтан, әрбір Cu атомы катодта жіберілгенде, катоддан катионға - 2.e заряд өтеді.
Енді t уақыт ішінде n санындағы мисіз атомдар катодта жіберілсе, барлық заряд - 2.n.e Кулон болады. Жіберілген мисіз массасы m, жіберілген атомдар санына байланысты болады. Сондықтан, жіберілген мисіз массасы Q электр заряды мөлшеріне пропорционал болады. Демек, жіберілген мисіз массасы m ∝ Q электр заряды мөлшері.
Фарадейнің электролиз бірінші заңы деп аталады, электролит арқылы аким өтуінен пайда болған химиялық жіберіліс электр заряды (Кулон) мөлшеріне пропорционал болады.
Яғни, химиялық жіберіліс массасы:
Мұнда, Z - пропорционалдық тұрақты және бұл заттың электрохимиялық бағыткері деп аталады.
Егер біз өзіміздің теңдеуде Q = 1 Кулон деп қойсақ, Z = m болады, бұл электрохимиялық бағыткерінің заттың шешімі арқылы 1 Кулон өткенде жіберілген заттың мөлшерін білдіреді. Бұл тұрақты көбінесе миллиграмм/Кулон немесе килограмм/Кулон өлшемдерінде өрнектеледі.
Фарадейнің электролиз екінші заңы
Біз бүгінге дейін үйрендік, электролиз арқылы жіберілген химиялық заттың массасы электролит арқылы өткен электр заряды мөлшеріне пропорционал. Электролиз арқылы жіберілген химиялық заттың массасы тек өткен электр заряды мөлшеріне гана емес, басқа факторларға да байланысты. Аралық заттардың әрқайсысының өзінің атомдық салмағы болады. Сондықтан, атомдар саны бірдей болғанда, басқа заттар басқа массаларға ие болады.
Енді, электродаға қанша атомдар жіберілгені де олардың валенттігіне байланысты. Егер валенттік сан жоғары болса, онда бірдей электр заряды үшін жіберілген атомдар саны аз болады, ал валенттік сан төмен болса, бірдей электр заряды үшін жіберілген атомдар саны көп болады.
Демек, бірдей электр заряды немесе заряд бірнеше электролиттер арқылы өткенде, жіберілген химиялық заттың массасы оның атомдық салмағына пропорционал, ал валенттік санына кері пропорционал болады.
Фарадейнің электролиз екінші заңы деп аталады, бірдей электр заряды бірнеше электролиттер арқылы өткенде, жіберілген заттардың массасы олардың химиялық бағыткерлеріне немесе эквивалентті салмағына пропорционал.
Химиялық бағыткер немесе эквивалентті салмақ
Заттың химиялық бағыткері немесе эквивалентті салмағы Фарадейнің электролиз заңдары арқылы анықталады, бұл заттың бір гидроген атомын замендеу немесе салыстыру үшін қажет болатын салмақ.
Гидрогенің химиялық бағыткері бірлік болады. Заттың валенттік саны оның замендеуге немесе бірге біріктіруге қабілетіне тең болғандықтан, заттың химиялық бағыткері оның атомдық салмағының валенттік санына қатынасы ретінде анықталады.
Фарадейнің электролиз заңдарын кім табып шығарды?
Фарадейнің электролиз заңдары 1834 жылы Майкл Фарадей тарабынан жарияланды. Майкл Фарадей сол
