Законы электролиза Фарадея – Первый и Второй законы (уравнения и определение)

Законы Фарадея электролиза

Прежде чем понять законы Фарадея электролиза, необходимо сначала разобраться в процессе электролиза сульфата металла.

Когда электролит, такой как сульфат металла, растворен в воде, его молекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы. Положительные ионы (или металлические ионы) перемещаются к электродам, подключенным к отрицательному выводу батареи, где эти положительные ионы принимают электроны, становясь чистым металлом атомом и осаждаясь на электроде.

Отрицательные ионы (или сульфат-ионы) перемещаются к электроду, подключенному к положительному выводу батареи, где эти отрицательные ионы отдают свои лишние электроны и превращаются в SO4 радикал. Поскольку SO4 не может существовать в электрически нейтральном состоянии, он будет атаковать положительный металлический электрод, образуя металлический сульфат, который снова растворится в воде.

Законы Фарадея электролиза являются количественными (математическими) соотношениями, описывающими вышеупомянутые два явления.

Первый закон Фарадея электролиза

Из краткого объяснения выше следует, что течение электрического тока через внешнюю цепь батареи полностью зависит от того, сколько электронов передается от отрицательного электрода или катода к положительному металлическому иону или катиону. Если у катионов валентность равна двум, как у Cu++, то для каждого катиона будет передано два электрона от катода к катиону. Мы знаем, что каждый электрон имеет отрицательный электрический заряд – 1,602 × 10-19 Кулонов, и пусть это будет – e. Таким образом, для осаждения каждого атома меди на катоде будет передан заряд – 2.e.

Теперь, если за время t будет осаждено всего n атомов меди на катоде, то общий переданный заряд составит – 2.n.e Кулонов. Масса m осажденной меди, очевидно, является функцией числа осажденных атомов. Следовательно, можно сделать вывод, что масса осажденной меди прямо пропорциональна количеству электрического заряда, прошедшего через электролит. Таким образом, масса осажденной меди m ∝ Q количество электрического заряда, прошедшего через электролит.

Первый закон Фарадея электролиза гласит, что химическое осаждение, вызванное течением электрического тока через электролит, прямо пропорционально количеству электричества (кулонам), прошедшего через него.

то есть, масса химического осаждения:

Где Z — константа пропорциональности, известная как электрохимический эквивалент вещества.

Если мы подставим Q = 1 кулон в приведенное выше уравнение, получим Z = m, что означает, что электрохимический эквивалент любого вещества — это количество вещества, осажденного при прохождении 1 кулона через его раствор. Эта константа обычно выражается в миллиграммах на кулон или килограммах на кулон.

Второй закон Фарадея электролиза

До сих пор мы узнали, что масса химического вещества, осажденного в результате электролиза, пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит. Масса химического вещества, осажденного в результате электролиза, не только пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит, но также зависит от некоторых других факторов. У каждого вещества есть своя атомная масса. Поэтому, для одинакового числа атомов, различные вещества будут иметь различную массу.

Снова, количество атомов, осажденных на электродах, также зависит от их валентности. Если валентность больше, то для одного и того же количества электричества, число осажденных атомов будет меньше, тогда как если валентность меньше, то для одного и того же количества электричества, число осажденных атомов будет больше.

Таким образом, для одного и того же количества электричества или заряда, проходящего через различные электролиты, масса осажденного химического вещества прямо пропорциональна его атомной массе и обратно пропорциональна его валентности.

Второй закон Фарадея электролиза гласит, что, когда одно и то же количество электричества проходит через несколько электролитов, массы осажденных веществ пропорциональны их соответствующим химическим эквивалентам или эквивалентным весам.

Химический эквивалент или эквивалентный вес

Химический эквивалент или эквивалентный вес вещества можно определить по законам Фарадея электролиза, и он определяется как вес этого вещества, которое будет соединяться или замещать единичный вес водорода.

Химический эквивалент водорода, таким образом, равен единице. Поскольку валентность вещества равна числу атомов водорода, которые оно может заменить или с которыми оно может соединиться, химический эквивалент вещества, следовательно, может быть определен как отношение его атомного веса к его валентности.

Кто изобрел законы Фарадея электролиза?

Законы Фарадея электролиза были опубликованы Майклом Фарадеем в 1834 году. Майкл Фарадей также был ответственен

Помимо открытия этих законов электролиза, Майкл Фарадей также популяризовал такие термины, как электроды, ионы, аноды и катоды.

Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят того, чтобы их делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.