Faradeja elektrolīzes likumi – Pirmā un Otrā likuma (vienādojumi un definīcija)

Faraday likvidēšanas likumi

Pirms saprotam Faraday likumus par elektrolīze, mums jāsaprot metālsulfāta elektrolīzes process.

Kad elektrolīts, piemēram, metālsulfāts, tiek sasalikts ūdenī, tā molekulas sadala pozitīvos un negatīvos jonos. Pozitīvie joni (vai metāljonis) pārvietojas uz elektrodu, kas savienots ar baterijas negatīvo polu, kur šie pozitīvie joni ņem elektronus no tā, kļūstot par tīru metālu atomu un depozējas uz elektrodas.

Negatīvie joni (vai sulfioni) pārvietojas uz elektrodu, kas savienots ar baterijas pozitīvo polu, kur šie negatīvie joni dod savus papildu elektronus un kļūst par SO4 radikālu. Jo SO4 nevar pastāvēt elektriski neitrālā stāvoklī, tā uzbrūk metāla pozitīvajai elektrodai – veidojot metālsulfātu, kas atkal izliksies ūdenī.

Faraday likumi par elektrolīzi ir kvantitatīvas (matemātiskas) attiecības, kas apraksta minētos divus fenomēnus.

Faraday pirmā likuma par elektrolīzi

No iepriekšējā īsā apraksta ir skaidrs, ka strāvas plūsmas caur ārējo bateriju pilnībā atkarīga no tā, cik daudz elektronu tiek pārnest no negatīvās elektrodas vai katoda uz pozitīvo metāla jonu vai kationu. Ja kationiem ir valentība divi, piemēram, Cu++, tad katram kationam būs divi elektronu pārnese no katoda uz kationu. Zinām, ka katrs elektrons ir negatīvs elektrisks lādiņš – 1.602 × 10-19 Kulonu un apzīmē to ar – e. Tātad, lai katoda deponētu katru Cu atomu, būtu nepieciešami – 2.e lādiņu pārnešana no katoda uz kationu.

Tagad pieņemsim, ka laikā t katodā tiks deponēti kopā n skaits ražu atomu, tātad kopējais pārnēsātais lādiņu skaits būs – 2.n.e Kuloni. Deponētā raža masa m noteikti ir funkcija no deponēto atomu skaita. Tādējādi var secināt, ka deponētā raža masa ir tieši proporcionāla elektrolīza caur elektrolīzu ejuso elektriskā lādiņa daudzumam. Tātad, deponētā raža masa m ∝ Q elektriskā lādiņa daudzums, kas ejusi caur elektrolītu.

Faraday pirmā likuma par elektrolīzi nosaka, ka ķīmisks depozīts, ko rada strāvas plūsma caur elektrolītu, ir tieši proporcionāls caur to ejuso elektrosaskāruma (kulonu) daudzumam.

T.i., deponētā ķīmisko vielu masas:

Kur, Z ir proporcionalitātes konstante un tika pazīstama kā elektroķīmiskā ekvivalents.

Ja mēs ievadam Q = 1 kulonu augstākminētā vienādojumā, mēs iegūsim Z = m, kas nozīmē, ka jebkura vielas elektroķīmiskais ekvivalents ir daudzums, kas deponēts, ejot caur 1 kulons tā risinājumu. Šis elektroķīmiskais ekvivalenta konstants parasti izteikts miligramos uz kulonu vai kilogramos uz kulonu.

Faraday otra likuma par elektrolīzi

Līdz šim mēs esam uzzinājuši, ka elektrolīzes dēļ deponētā ķīmiskā vielas masas ir proporcionālas elektrosaskāruma daudzumam, kas ejis caur elektrolītu. Elektrolīzes dēļ deponētā ķīmiskā vielas masas nav tikai proporcionālas elektrosaskārumam, kas ejis caur elektrolītu, bet tā arī atkarīga no citiem faktoriem. Katrai vielai būs savs atomskaitlis. Tātad, pie vienāda atomu skaita, dažādas vielas būs ar dažādām masām.

Atkal, cik daudz atomu deponētas elektrodās, atkarīgs no to valentības skaita. Ja valentība ir lielāka, tad pie vienāda elektrosaskāruma deponēto atomu skaits būs mazāks, bet ja valentība ir mazāka, tad pie vienāda elektrosaskāruma deponēto atomu skaits būs lielāks.

Tātad, pie vienāda elektrosaskāruma vai lādiņa, kas ejis caur dažādiem elektrolītiem, deponētās vielas masas ir tieši proporcionālas tās atomskaitlim un inversproporcionālas tās valentībai.

Faraday otra likuma par elektrolīzi nosaka, ka, ejot caur vairākiem elektrolītiem vienādā elektrosaskāruma daudzumā, deponēto vielu masas ir proporcionālas to atbilstošajiem ķīmiskajiem ekvivalentiem vai ekvivalentiem sverē.

Ķīmiskais ekvivalents vai ekvivalents sverē

Ķīmiskais ekvivalents vai ekvivalents sverē var tikt noteikts, izmantojot Faraday likumus par elektrolīzi, un tas definēts kā šī subtenancija svars, kas savienosies ar vai aizstās vienības svaru hidroģenu.

Hidroģena ķīmiskais ekvivalents ir, tātad, vienība. Kad vielas valentība ir vienāda ar hidroģena atomu skaitu, ko tā var aizstāt vai ar ko tā var savienoties, vielas ķīmiskais ekvivalents, tātad, var tikt definēts kā tā atomskaitlis attiecībā pret tās valentību.

Kas izgudroja Faraday likumus par elektrolīzi?

Faraday likumi par elektrolīzi tika publicēti Mikelam Faradejam 1834. gadā. Mikelam Faradejam bija arī atbildīgums

Kā arī atklājot šos elektrolīzes likumus, Mikelam Faradejam bija atbildīgums popularizēt terminoloģiju, piemēram, elektrodas, jonu, anodes un katodes.

Declarācija: Cienīt oriģinālu, labi  raksti vērts dalīties, ja ir tiesību pārkāpums, lūdzu, sazinieties, lai dzēstu.