د فاراډای قوانینو لخوا د الکترولیز په اړه – په اوږد ورځې او دوهمه قانون (معادلات او تعریف)

قانون فارادي للكهروكيمياء

قبل فهم قانون فارادي للكهروكيمياء، يجب علينا أولاً فهم عملية الكهروتحليل لمحلول سلفات المعدن.

عندما يتم تخفيف مذيب مثل سلفات المعدن في الماء، تنقسم جزيئاته إلى أيونات موجبة وأيونات سالبة. الأيونات الموجبة (أو أيونات المعدن) تتحرك نحو الأقطاب المتصلة بالطرف السالب من البطارية حيث تأخذ هذه الأيونات الإلكترونات منها، وتصبح معدناً خالصاً ذرة وتترسب على القطب.

الأيونات السالبة (أو الكبريتات) تتحرك نحو القطب المتصل بالطرف الموجب من البطارية، حيث تتخلى هذه الأيونات عن إلكتروناتها الإضافية وتصبح SO4 راديكالية. بما أن SO4 لا يمكنها الوجود في حالة كهربائية محايدة، ستهاجم القطب الموجب المعدني – مما يشكل سلفات معدنية ستعود لتذوب في الماء مرة أخرى.

قانون فارادي للكهروكيمياء هم علاقات كمية (رياضية) تصف هذين الظاهرتين.

قانون فارادي الأول للكهروكيمياء

من الشرح المختصر أعلاه، يتضح أن تدفق التيار الكهربائي عبر الدائرة الخارجية للبطارية يعتمد بشكل كامل على عدد الإلكترونات التي تنتقل من القطب السالب أو الكاثود إلى الأيونات المعدنية الموجبة أو الكاتيونات. إذا كان للكاتيونات قوة التكافؤ اثنان مثل Cu++ فإن لكل كاتيون سيكون هناك إلكترونين ينتقلان من الكاثود إلى الكاتيون. نعلم أن كل إلكترون له شحنة كهربائية سالبة – 1.602 × 10-19 كولوم ودعونا نقول إنه – e. لذلك، لكل ذرة من النحاس تتراكم على الكاثود، سيكون هناك – 2.e شحنة تنتقل من الكاثود إلى الكاتيون.

والآن لنفترض أنه خلال فترة زمنية t يكون هناك عدد n من ذرات النحاس المتراكمة على الكاثود، فسيكون الشحنة الكلية المنقولة – 2.n.e كولوم. كتلة m للنحاس المتراكم هي بالطبع دالة على عدد الذرات المتراكمة. لذا، يمكن الاستنتاج أن كتلة النحاس المتراكم تكون متناسبة مباشرة مع كمية الشحنة الكهربائية التي تمر عبر المذيب. وبالتالي، كتلة النحاس المتراكم m ∝ Q كمية الشحنة الكهربائية التي تمر عبر المذيب.

قانون فارادي الأول للكهروكيمياء ينص على أن الترسيب الكيميائي بسبب تدفق التيار الكهربائي عبر المذيب يكون متناسبًا مباشرة مع كمية الكهرباء (الكولوم) التي تمر عبره.

أي أن كتلة الترسيب الكيميائي:

حيث Z هو ثابت التناسب ويعرف بأنه المكافئ الكهروكيميائي للمادة.

إذا وضعنا Q = 1 كولوم في المعادلة أعلاه، سنحصل على Z = m وهذا يعني أن المكافئ الكهروكيميائي لأي مادة هو كمية المادة التي تترسب عند مرور 1 كولوم عبر محلولها. هذا الثابت من مرور المكافئ الكهروكيميائي يعبر عنه عادةً بالمليغرام لكل كولوم أو الكيلوجرام لكل كولوم.

قانون فارادي الثاني للكهروكيمياء

حتى الآن، لقد تعلمنا أن كتلة المادة الكيميائية التي تترسب بسبب الكهروتحليل تكون متناسبة مع كمية الكهرباء التي تمر عبر المذيب. كتلة المادة الكيميائية التي تترسب بسبب الكهروتحليل ليست فقط متناسبة مع كمية الكهرباء التي تمر عبر المذيب، بل تعتمد أيضًا على بعض العوامل الأخرى. كل مادة لها وزن ذري خاص بها. لذا، بالنسبة لنفس عدد الذرات، ستكون المواد المختلفة ذات كتل مختلفة.

مرة أخرى، عدد الذرات التي تترسب على الأقطاب يعتمد أيضًا على عدد قوة التكافؤ. إذا كانت قوة التكافؤ أكبر، فلنفس كمية الكهرباء، سيكون عدد الذرات المترسبة أقل، بينما إذا كانت قوة التكافؤ أقل، فلنفس كمية الكهرباء، سيكون عدد الذرات المترسبة أكبر.

لذا، للكمية نفسها من الكهرباء أو الشحنة التي تمر عبر مذيبات مختلفة، تكون كتلة المادة الكيميائية المترسبة متناسبة مباشرة مع وزنها الذري ومعكوسة مع قوة تكافؤها.

قانون فارادي الثاني للكهروكيمياء ينص على أن، عندما تمر نفس كمية الكهرباء عبر عدة مذيبات، تكون كتلة المواد المترسبة متناسبة مع مكافئاتها الكيميائية أو وزنها المكافئ.

المكافئ الكيميائي أو الوزن المكافئ

يمكن تحديد المكافئ الكيميائي أو الوزن المكافئ للمادة بواسطة قوانين فارادي للكهروكيمياء، وهو يعرف بأنه الوزن الذي سيتحد معه أو يحل محله وزن الوحدة من الهيدروجين.

المكافئ الكيميائي للهيدروجين هو بالتالي الوحدة. بما أن قوة التكافؤ للمادة تساوي عدد ذرات الهيدروجين التي يمكن استبدالها أو التجمع معها، يمكن تعريف المكافئ الكيميائي للمادة بأنه نسبة وزنها الذري إلى قوة تكافؤها.

من اخترع قوانين فارادي للكهروكيمياء؟

تم نشر قوانين فارادي للكهروكيمياء من قبل مايكل فارادي في عام 1834. كان مايكل فارادي مسؤولاً أيضاً

بالإضافة إلى اكتشاف هذه القوانين للكهروكيمياء، كان مايكل فارادي مسؤولاً أيضًا عن popularizing terminologies مثل الأقطاب والأيونات والأقطاب الموجبة والسالبة.

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