Prvi in ​​drugi zakon Faradayja

Elektrolit vedno vsebuje določeno število ionov z znaki plus in minus, ki izhajajo iz interakcije molekul raztopljene snovi z topilom. Ko se v njej pojavi električno polje, se začnejo gibati proti elektrodam, pozitivni pa na katodo, negativne na anodo. Ko so prišli do elektrod, jim dajejo svoje polnitve, se pretvorijo v nevtralne atome in odlagajo na elektrode. Več ionov se približuje elektrodam, večje količine snovi bodo odložene na njih.

Do tega zaključka lahko dosežemo z izkušnjami. Letimo skozi vodno raztopino bakrov sulfat in bomo opazili sproščanje bakra na ogljikovo katodo. Ugotovili smo, da bo najprej prekrit s komaj opazno plastjo bakra, potem ko se tok prenese, se bo povečal in če se tok prenese dlje časa, ogljikova elektroda precejšnjo debelino plasti bakra, na katero je enostavno spajkati, na primer, bakreno žico.

Pojav sprostitve snovi na elektrodah med prehodom toka skozi elektrolit se imenuje elektroliza.

Prehod skozi različne elektrolize različne tokove in pazljivo merjenje mase snovi, ki se sprosti na elektrodah iz vsakega elektrolita, angleščina fizik Faraday leta 1833 - 1834 let. odkrili dva zakona za elektrolizo.

Prvi Faradayov zakon določa razmerje med maso sproščene snovi med elektrolizo in količino polnjenja, ki je minila skozi elektrolit.

Ta zakon je formuliran na naslednji način: masa snovi, ki je bila sproščena med elektrolizo na vsaki elektrodi, je neposredno sorazmerna z velikostjo polnjenja, ki je prešla skozi elektrolit:

m = kq,

kjer je m masa snovi, ki je bila sproščena, q je polnilo.

Količina k je elektrokemični ekvivalent snovi. Značilna je za vsako snov, ki se sprosti med elektrolitom.

Če formula velja za q = 1 kot kulon, potem k = m, tj. je elektrokemični ekvivalent snovi s številčno enako maso snovi, ločene od elektrolita ob prehodu polnila v en obesek.

V formuli izražamo naboj skozi trenutni I in čas t, dobimo:

m = kIt.

Prvi Faradayov zakon je eksperimentalno preverjen na naslednji način. Prehajanje toka skozi elektrolitov A, B in C. Če sta enaka, potem se bo masa izbranega snovi v A, B in C se obravnavajo kot tok I, I1, I2. V tem primeru je količina snovi, ekstrahirane v A, enaka vsoti količin, dodeljenih v B in C, ker je tok I = I1 + I2.

V drugem Faradajev zakon določa odvisnost elektrokemično ekvivalent atomske mase in valentno snovi in ​​pripravijo: elektrokemijski ekvivalent snovi bo sorazmerna z njihovo atomsko težo, in obratno sorazmerna z njeno valence.

Razmerje atomske mase snovi do njegove valence imenujemo kemijski ekvivalent snovi. Po uvedbi te vrednosti se lahko Faradayjev drugi zakon oblikuje drugače: elektrokemijski ekvivalenti snovi so sorazmerni s svojimi lastnimi kemijskimi ekvivalenti.

Naj bodo elektrokemični ekvivalenti različnih snovi enaki k1 in k2, k3, hellip-, kn, kemijski ekvivalenti istih snovi x1 in x2, x23, hellip-, xn, potem k1 / k2 = x1 / x2, ali k1 / x1 = k2 / x2 = k3 / x3 = hellip- = kn / xn.

Z drugimi besedami, razmerje med obsegom elektrokemičnega ekvivalenta snovi in ​​vrednostjo iste snovi je konstantna vrednost, ki ima za vse snovi enako vrednost:

k / x = c.

Iz tega izhaja, da je razmerje k / x konstantno za vse snovi:

k / x = c = 0, 01036 (mg-eq) / k.

Vrednost c kaže, koliko miligramskih ekvivalentov snovi se sprosti na elektrodah med prehodom skozi elektrolit električni naboj, je enako 1 coulombu. Drugi zakon Faradeja je predstavljen s formulo:

k = cx.

S tem, da se k iz prvega Faradayovega zakona zamenja nastali izraz za k, se obe lahko kombinirajo v enem izrazu:

m = kq = cxq = cxIt,

kjer je c univerzalna konstanta, enaka 0, 00001036 (g-eqv) / k.

Ta enačba kaže, da s posredovanjem isti tok za enako časovno obdobje v dveh različnih elektrolita, smo izločiti tako količino snovi elektrolitov nanašajo le-teh sredstev kot kemične.

Ker x = A / n, lahko napišemo:

m = cA / nIt,

tj. masa snovi, ki se sprosti na elektrodah med elektrolizo, bo neposredno sorazmerna z njenim atomska masa, tok, čas in obratno sorazmerno z valenco.

Drugi Faradayov zakon za elektrolizo, tako kot prvi, neposredno izhaja iz ionskega značaja toka v raztopini.

Zakon Faraday, Lenz in mnogi drugi izjemni fiziki so imeli pomembno vlogo v zgodovini nastanka in razvoja fizike.