Faradayev zakoni o elektrolizi – Prvi in drugi zakon (enčbe in definicija)

Faradayevi zakoni elektrolize

Preden razumemo Faradayeve zakoni elektrolize, moramo najprej razumeti proces elektrolize metalnega sulfata.

Ko je elektrolit, kot je metalni sulfat, razrešen v vodi, se njegove molekule razdelijo na pozitivne in negativne ione. Pozitivniioni (ali metalni ioni) se premaknejo k elektrodama, povezanim s negativno kljukico baterije, kjer ti pozitivni ioni prevzamejo elektrone od nje, postanejo čist metal atom in se posadijo na elektrodi.

Negativni ioni (ali sulfioni) se premaknejo k elektrodi, povezani s pozitivno kljukico baterije, kjer ti negativni ioni odstranijo svoje dodatne elektrone in postanejo SO4 radikal. Ker SO4 ne more obstajati v električno nevtralnem stanju, bo napadel metalično pozitivno elektrodo – oblikoval metalični sulfat, ki se bo spet raztopil v vodi.

Faradayevi zakoni elektrolize so kvantitativni (matematični) odnosi, ki opisujejo zgornja dva pojava.

Prvi Faradayev zakon elektrolize

Iz kratkega razlage sledi, da pretok toku skozi zunanji baterijski veznik popolnoma odvisen je od tega, koliko elektronov se prenese od negativne elektrode ali katode do pozitivnih metaličnih ionov ali kationov. Če imajo kationi valentnost dve, kot Cu++, potem za vsakega kationa bi bilo prenesenih dva elektrona od katode do kationa. Vemo, da ima vsak elektron negativno električno naboj – 1.602 × 10-19 Coulomb in recimo, da je to – e. Torej za vsak Cu atom, ki se posadi na katodi, bi bilo prenesenih – 2.e naboji.

Recimo, da bi se za čas t posadilo skupno n število atomerjev bakra na katodi, torej celotni preneseni naboj bi bil – 2.n.e Coulomb. Masa m posadenega bakra je očitno funkcija števila posadenih atomov. Torej, lahko zaključimo, da je masa posadenega bakra neposredno sorazmerna z količino električnega naboja, ki preteče skozi elektrolit. Torej masa posadenega bakra m ∝ Q količina električnega naboja, ki preteče skozi elektrolit.

Prvi Faradayev zakon elektrolize pravi, da je kemisko posadevanje zaradi pretoka toku skozi elektrolit neposredno sorazmerno z količino elektrike (Coulomb), ki preteče skozi njega.

tj. masa kemiskih posadenih:

Kjer je Z konstanta sorazmerja in je znana kot elektrokemična enota snovi.

Če vstavimo Q = 1 Coulomb v zgornjo enačbo, dobimo Z = m, kar pomeni, da je elektrokemična enota katere koli snovi količina te snovi, ki se posadi pri preteklosti 1 Coulomba skozi njeno reševanje. Ta konstanta elektrokemične enote je običajno izražena v miligramih na Coulomb ali kilogramih na Coulomb.

Drugi Faradayev zakon elektrolize

Do zdaj smo se naučili, da je masa kemika, ki se posadi zaradi elektrolize, sorazmerna z količino elektrike, ki preteče skozi elektrolit. Masa kemika, ki se posadi zaradi elektrolize, ni le sorazmerna z količino elektrike, ki preteče skozi elektrolit, ampak odvisna je tudi od nekaterih drugih faktorjev. Vsaka snov ima svojo lastno atomsko maso. Torej, za isto število atomov, bodo različne snovi imeli različne mase.

Ponovno, število atomov, ki se posadi na elektrodi, je odvisno tudi od njihove valentnosti. Če je valentnost večja, bo za isto količino elektrike število posadenih atomov manjše, medtem ko, če je valentnost manjša, bo za isto količino elektrike število posadenih atomov večje.

Torej, za isto količino elektrike ali naboja, ki preteče skozi različne elektrolite, je masa posadenega kemika neposredno sorazmerna z njegovo atomske maso in obratno sorazmerna z njegovo valentnostjo.

Drugi Faradayev zakon elektrolize pravi, da, ko preteče ista količina elektrike skozi več elektrolitov, so mase posadenih snovi sorazmerni z njihovimi kemičnimi ekvivalenti ali ekvivalentnimi masami.

Kemični ekvivalent ali ekvivalentna masa

Kemični ekvivalent ali ekvivalentna masa snovi se lahko določi z Faradayevimi zakoni elektrolize, in je definirana kot teža te snovi, ki se bo kombinirala z ali odstranila enotska teža vodika.

Kemični ekvivalent vodika je tako enota. Ker je valentnost snovi enaka številu vodikovih atomov, ki jih lahko zamenja ali s katerimi se lahko kombinira, se lahko kemični ekvivalent snovi definira kot razmerje njenih atomske mase in njenih valentnosti.

Kdo je odkril Faradayeve zakone elektrolize?

Faradayevi zakoni elektrolize so bili objavljeni leta 1834 od Michaela Faradyja. Michael Faraday je bil tudi odgovoren

Krom odkritja teh zakonov elektrolize je Michael Faraday tudi populariziral terminologijo, kot so elektrodi, ion, anoda in katoda.

Izjava: Spoštujte original, dobre članke so vredne delitve, če je kršenje avtorskih pravic se obvestite z brisanjem.