Законите на Фарадеј за електролизата – Прв и втор закон (Јацини и дефиниција)

Фарадееви закони за електролиза

Прежде да ги разбереме Фарадеевите закони за електролизата, прво мора да го разбереме процесот на електролиза на метален сулфат.

Кога некој електролит како метален сулфат се раствори во вода, неговите молекули се распаѓаат на позитивни и негативни јони. Позитивните јони (или метални јони) се движат кон електродите поврзани со негативниот пол на батеријата, каде што овие позитивни јони земаат електрони од неа, ставајќи се чист металички атом и депонирајќи се на електродот.

Негативните јони (или сулфиони) се движат кон електродот поврзан со позитивниот пол на батеријата, каде што овие негативни јони ги издаваат своите дополнителни електрони и стануваат SO4 радикал. Бидејќи SO4 не може да постои во електрично нутрално состојба, тоа ќе нападне позитивниот металски електрод – формирајќи металски сулфат кој повторно ќе се раствори во водата.

Фарадеевите закони за електролизата се количествени (математички) односи кои опишуваат горенаведените две појави.

Фарадеев први закон за електролизата

Од краткиот објаснување погоре, е јасно дека протокот на струја низ надворешниот батерија целиком зависи од колку електрони се пренесени од негативниот електрод или катод кон позитивниот металски јон или катион. Ако катионите имаат валентност два како Cu++, тогаш за секој катион би биле пренесени два електрони од катодот кон катионот. Зголемуваме дека секој електрон има негативна електрична заред - 1.602 × 10-19 Кулони и рециклираме дека тоа е - e. Така, за депонирање на секој Cu атом на катодот, би биле пренесени - 2.e зареди од катодот кон катионот.

Сега, речеме дека за времетраење t, би биле депонирани вкупно n број на меди атоми на катодот, така што вкупниот пренесен заред би бил - 2.n.e Кулони. Масата m на депонираната мед е очигледно функција од бројот на депонирани атоми. Така, може да се заклучи дека масата на депонираната мед е директно пропорционална со количината на електричниот заред кој минува низ електролитот. Следствено, масата на депонираната мед m ∝ Q количина на електричниот заред кој минува низ електролитот.

Фарадеев први закон за електролизата вели дека хемискиот депонирање поради протокот на струја низ електролит е директно пропорционален со количината на електричество (кулони) која минува низ него.

т.е. масата на хемиското депонирање:

Каде Z е константа на пропорционалност и е позната како електро-хемиска еквивалентна на материјалот.

Ако поставиме Q = 1 кулон во горенаведената равенка, ќе добиеме Z = m што значи дека електро-хемискиот еквивалент на било кој материјал е количината на материјалот депониран при минување на 1 кулон низ неговото решение. Оваа константа на електро-хемискиот еквивалент обично се изразува во милigrami по кулон или килограми по кулон.

Фарадеев втор закон за електролизата

Досега научивме дека масата на хемиската супстанца, депонирана поради електролизата, е пропорционална со количината на електричество која минува низ електролитот. Масата на хемиската супстанца, депонирана поради електролизата, не само е пропорционална со количината на електричество која минува низ електролитот, туку и зависи од некои други фактори. Секоја супстанца ќе има своја атомска маса. Така, за истиот број на атоми, различните супстанци ќе имаат различни маси.

Пак, колку атоми се депонирани на електродите исто така зависи од нивната валентност. Ако валентноста е поголема, тогаш за истата количина на електричество, бројот на депонирани атоми ќе биде помал, додека ако валентноста е помала, тогаш за истата количина на електричество, бројот на депонирани атоми ќе биде поголем.

Така, за иста количина на електричество или заред кој минува низ различни електролити, масата на депонираната хемиска супстанца е директно пропорционална со неговата атомска маса и обратно пропорционална со неговата валентност.

Фарадеев втор закон за електролизата вели дека, кога иста количина на електричество минува низ неколку електролити, масата на депонираните супстанци се пропорционални со нивните респективни хемиски еквиваленти или еквивалентни маси.

Хемиски еквивалент или еквивалентна маса

Хемискиот еквивалент или еквивалентната маса на супстанцата може да се одреди преку Фарадеевите закони за електролизата, и дефинирана е како масата на таа супстанца која ќе се комбинира со или ќе замени единична маса на водород.

Хемискиот еквивалент на водородот е, затоа, еден. Бидејќи валентноста на супстанцата е еднаква на бројот на водородни атоми, кои може да замени или со кои може да се комбинира, хемискиот еквивалент на супстанцата, затоа може да се дефинира како количник на неговата атомска маса и неговата валентност.

Кој измисли Фарадеевите закони за електролизата?

Фарадеевите закони за електролизата беа објавени од Мајкл Фарадеј во 1834 година. Мајкл Фарадеј беше исто така одговорен