Законы электролиза Фарадея

В 1833 г. М. Фарадей установил:

Масса вещества, которое выделяется при прохож­дении электрического тока в электролитах на аноде или катоде, прямо пропорциональна заряду, который при этом переносится иона­ми через электролит:

m = kq,

где m — масса вещества, кг; q — заряд, Кл.

Коэффициент пропорциональности k = m / q называется электрохимическим эквивален­том данного вещества.

Электрохимический эквивален­т вещества показывает, какая масса вещества в килограммах выделяется на электроде при прохождении тока, пере­носящего заряд, равный одному кулону:

k = m / q

Если иметь в виду, что при постоянном токе в цепи q = IΔt, где I — сила тока (ам­пер), а Δt — время прохождения тока (се­кунд), то закон Фарадея можно записать в виде

m = kIΔt.

Исходя из современных представлений, закон для электролиза можно установить тео­ретически. Пусть за время Δt через электро­лит переносится заряд q. Заряд одного иона q_0i = ne, где n — валентность иона, а e — значение элементарного электрического заря­да. Следовательно, q = neN_i, где N_i — коли­чество ионов, которые достигли электрода.

С другой стороны, масса вещества, выде­ляющегося на электроде m = m_0iN_i, где m_0i — масса иона, которая может быть определена по молярной массе вещества M и постоян­ной Авогадро N_A:

m_0i = M / N_A; m = (M / N_A) • N_i.

Из уравнения для заряда q = neN_i можно определить N_i: N_i = q / ne. Подставив значения N_i в выражение для массы, получаем:

m = (M / neN_A) • q,

что также является законом Фарадея для электролиза. Итак, электрохимический эквивалент вещества

k = M / neN_A,

где все величины для данного вещества являются постоянными.

В последней формуле значение элемен­тарного заряда e и постоянная Авогадро одинаковы для всех веществ. Их произве­дение назвали постоянной Фарадея:

F = eN_A.

Значение постоянной Фарадея:

F = 1,6 • 10^-19 Кл • 6,023 • 10²³ моль^-1 = -9,65 • 10⁴ Кл/моль.

Теперь для электрохимического эквивалента вещества имеем Материал с сайта http://worldof.school

k = (1 / F) • (M / n),

что и является вторым законом для электролиза.

Второй закон электролиза. Электро­химические эквиваленты веществ прямо про­порциональны массам их молей и обратно пропорциональны их валентностям.

Чтобы удобно было решать многие зада­чи, оба закона можно объединить в одном выражении (объединенный закон электролиза):

m = (1 / F) • (M / n) • q,

или

m = (1 / F) • (M / n) • IΔt.

На этой странице материал по темам:

• Сформулювати перший закон фарадея для електролізу

• Физика закон фарадея

• Закон фарадея решение задач с кобольтом

• Обозначение формулы второго закона фарадея

• Закон электролиза физика

Вопросы по этому материалу:

• Сформулируйте закон Фарадея для электролиза, запишите его формулу.

• Запишите формулы объединенного закона электролиза.

• Что такое постоянная Фарадея?