Законы электролиза Фарадея - это количественные соотношения, основанные на электрохимических исследованиях, опубликованных Майклом Фарадеем в 1833 году. [1] [2] [3]
Первый закон
Майкл Фарадей сообщил, что масса () элементов, нанесенных на электрод, прямо пропорционален заряду (в ампер- секундах или кулонах ). [3]
Здесь постоянная пропорциональности называется электрохимическим эквивалентом вещества. Таким образом, ece можно определить как массу вещества, отложившегося / высвободившегося на единицу заряда.
Второй закон
Фарадей обнаружил, что когда одно и то же количество электрического тока проходит через разные электролиты / элементы, соединенные последовательно, масса вещества, высвобождающегося / осаждаемого на электродах в граммах, прямо пропорциональна их химическому эквиваленту / эквивалентной массе (). [3] Это молярная масса () деленная на валентность ()
- (Из 1 закона)
Вывод
Одновалентному иону требуется 1 электрон для разряда, двухвалентному иону требуется 2 электрона для разряда и так далее. Таким образом, если поток электронов, атомы разряжены.
Итак, масса разряжена
(где является постоянной Авогадро )
(Из Q = xe )
Где () - постоянная Фарадея .
Математическая форма
Законы Фарадея можно резюмировать следующим образом:
где - молярная масса вещества (в граммах на моль) и это валентность из ионов .
Для первого закона Фарадея , , а также являются константами, поэтому чем больше значение тем больше m будет.
Для второго закона Фарадея , , а также являются константами, поэтому чем больше значение (эквивалентный вес), тем больше будет m.
В простом случае электролиза на постоянном токе ведущий к
а затем в
где:
- n - количество выделившегося вещества («количество молей»): n = m / M
- t - общее время подачи постоянного тока.
В случае сплава, компоненты которого имеют разную валентность, имеем
где ш я представляет собой массовую долю от я - го элемента.
В более сложном случае переменного электрического тока полный заряд Q равен электрическому току I () интегрированы с течением времени :
Здесь t - полное время электролиза. [4]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Фарадей, Майкл (1834). «Об электрическом разложении» . Философские труды Королевского общества . 124 : 77–122. DOI : 10,1098 / rstl.1834.0008 . S2CID 116224057 .
- ^ Ehl, Розмари Джин; Идэ, Аарон (1954). «Электрохимические законы Фарадея и определение эквивалентных весов». Журнал химического образования . 31 (май): 226–232. Bibcode : 1954JChEd..31..226E . DOI : 10.1021 / ed031p226 .
- ^ а б в «Законы Фарадея электролиза | химии» . Британская энциклопедия . Проверено 1 сентября 2020 .
- ^ Для аналогичного лечения см. Стронг, ФК (1961). «Законы Фарадея в одном уравнении». Журнал химического образования . 38 (2): 98. Полномочный код : 1961JChEd..38 ... 98S . DOI : 10.1021 / ed038p98 .
дальнейшее чтение
- Сервей, Моисей и Мойер, Современная физика , третье издание (2005 г.), принципы физики.
- Экспериментируйте с законами Фарадея