파라데이의 전해법칙 – 제1법칙과 제2법칙 (방정식 및 정의)

Faraday의 전기분해 법칙

우선 Faraday의 전기분해 법칙을 이해하기 위해서는 금속 황산염의 전기분해 과정을 먼저 이해해야 합니다.

금속 황산염과 같은 전해질이 물에 희석되면 그 분자들은 양성 및 음성 이온으로 분리됩니다. 양성 이온(또는 금속 이온)은 배터리의 음극 단자와 연결된 전극으로 이동하여 여기서 전자를 받아 순수한 금속 원자가 되어 전극에 침착됩니다.

음성 이온(또는 황산 이온)은 배터리의 양극 단자와 연결된 전극으로 이동하여 여기서 여분의 전자를 잃고 SO4 라디칼이 됩니다. SO4는 전기적으로 중성 상태로 존재할 수 없으므로 금속 양극을 공격하여 금속 황산염을 형성하며, 이는 다시 물에 녹습니다.

Faraday의 전기분해 법칙은 위의 두 현상을 수학적으로 설명하는 정량적 관계입니다.

Faraday의 첫 번째 전기분해 법칙

위에서 간략히 설명한 바와 같이, 외부 배터리 회로를 통한 전류의 흐름은 음극 또는 캐소드에서 양성 금속 이온 또는 양이온으로 전자가 얼마나 전달되는지에 따라 달라집니다. 만약 양이온이 Cu++처럼 2개의 발란시를 가진다면, 각 양이온당 2개의 전자가 캐소드에서 양이온으로 전달됩니다. 우리는 각 전자가 -1.602 × 10-19 쿨롱의 음전하를 가지고 있으며 이를 -e라고 할 때, 각 Cu 원자가 캐소드에 침착될 때마다 -2.e의 전하가 캐소드에서 양이온으로 전달됩니다.

t 시간 동안 캐소드에 침착되는 구리 원자의 총 수가 n이라고 하면, 총 전하 전달량은 -2.n.e 쿨롱이 됩니다. 침착된 구리의 질량 m은 침착된 원자 수에 따라 결정되므로, 침착된 구리의 질량은 전해질을 통과하는 전기 전하량과 직접 비례한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 따라서 침착된 구리의 질량 m ∝ Q (전해질을 통과하는 전기 전하량).

Faraday의 첫 번째 전기분해 법칙은 전해질을 통과하는 전류에 의해 발생하는 화학적 침착물의 양은 통과하는 전기량(쿨롱)과 직접 비례한다는 것을 말합니다.

즉, 화학적 침착물의 질량:

여기서 Z는 비례 상수로서 해당 물질의 전기화학적 등가를 나타냅니다.

위 식에서 Q = 1 쿨롱을 대입하면 Z = m이 되므로, 어떤 물질의 전기화학적 등가는 1 쿨롱의 전기가 그 용액을 통과했을 때 침착되는 물질의 양을 의미합니다. 이 전기화학적 등가는 일반적으로 밀리그램/쿨롱 또는 킬로그램/쿨롱으로 표현됩니다.

Faraday의 두 번째 전기분해 법칙

目前为止，我们已经了解到，由于电解作用而沉积的化学物质的质量与通过电解质的电量成正比。但沉积的化学物质质量不仅与通过电解质的电量成正比，还取决于其他因素。每种物质都有其自身的原子重量。因此，对于相同数量的原子，不同物质的质量会有所不同。

此外，沉积在电极上的原子数量还取决于它们的价数。如果价数较高，则对于相同的电量，沉积的原子数量会较少；反之，如果价数较低，则对于相同的电量，沉积的原子数量会较多。

因此，对于通过不同电解质的相同电量或电荷，沉积的化学物质的质量与其原子重量成正比，与其价数成反比。

Faraday의 두 번째 전기분해 법칙은, 여러 전해질을 통해 동일한 양의 전기를 통과시킬 때, 침착되는 물질의 질량은 각각의 화학적 등가 또는 등가중량과 비례한다는 것을 말합니다.

화학적 등가 또는 등가중량

물질의 화학적 등가 또는 등가중량은 Faraday의 전기분해 법칙을 통해 결정할 수 있으며, 그것은 수소의 단위 무게와 결합하거나 치환할 수 있는 물질의 무게를 정의합니다.

수소의 화학적 등가는 1입니다. 물질의 발란시는 그것이 치환하거나 결합할 수 있는 수소 원자의 수와 같으므로, 물질의 화학적 등가는 그 원자량과 발란시의 비율로 정의할 수 있습니다.

Faraday의 전기분해 법칙을 누가 발견했나?

Faraday의 전기분해 법칙은 Michael Faraday가 1834년에 발표했습니다. Michael Faraday는 또한

전기분해 법칙을 발견한 것뿐만 아니라, Michael Faraday는 또한 전극, 이온, 양극, 음극 등의 용어를 보급하는데 기여했습니다.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.