Първият и вторият закон на Фарадей

Електролитът винаги има известен брой йони с знаци плюс и минус, получени от взаимодействието на молекулите на разтвореното вещество с разтворителя. Когато в него се появи електрическо поле, йоните започват да се движат към електродите, положителните се обръщат към катода, а отрицателните към анода. След като са достигнали електродите, йоните им дават заряд, се превръщат в неутрални атоми и се натрупват върху електродите. Колкото повече йони се приближават до електродите, толкова повече ще бъдат депозирани върху тях.

Можем да стигнем до това заключение чрез опита. Нека да преминем ток през воден разтвор меден сулфат и ще наблюдаваме освобождаването на мед върху въглеродния катод. Намираме, че в началото тя ще бъде покрита с едва забележим слой мед, след като токът премина, той ще се увеличи и ако токът се предава дълго време, въглероден електрод значителна дебелина на слой от мед, с който лесно се споява например медна тел.

Феноменът на освобождаването на материята върху електродите по време на преминаването на тока през електролита се нарича електролиза.

Преминаване през различни електролиза различни токове и внимателно измерване на масата на материята, освободена на електроди от всеки електролит, английски физик Фарадей през 1833 - 1834 години. откриха два закона за електролиза.

Първият закон на Фарадей определя връзката между масата на освободеното вещество по време на електролизата и количеството заряд, преминал през електролита.

Този закон е формулиран, както следва: масата на материята, освободена по време на електролизата на всеки електрод, е пряко пропорционална на големината на заряда, преминал през електролита:

m = kq,

където m е масата на освободеното вещество, q е таксата.

Количеството k е електрохимичният еквивалент на веществото. Характеризира се за всяко вещество, отделено по време на електролита.

Ако формулата отнема q = 1 като кулон, тогава k = m, т.е. електрохимичният еквивалент на веществото ще бъде цифрово равен на масата на веществото, отделено от електролита при преминаване на заряда в един висящ елемент.

Изразявайки във формулата таксата през текущия I и времето t получаваме:

m = kIt.

Първият закон на Фарадей е проверен експериментално както следва. Приемане на ток през електролити А, В и С. Ако те са еднакви, след това масата на избрания вещество в А, В и С ще бъдат третирани като течения I, I1, I2. В този случай количеството на извлеченото в А вещество ще бъде равно на сумата от обемите, разпределени в B и C, тъй като текущата I = I1 + I2.

право Вторият Фарадей установява зависимостта на електрохимичната еквивалент на атомно тегло и валентността вещество и формулирани както следва: електрохимичен еквивалент на веществото ще бъде пропорционално на тяхната атомно тегло, и обратно пропорционална на неговата валентност.

Съотношението на атомното тегло на веществото към неговата валентност се нарича химически еквивалент на дадено вещество. След като въведе тази стойност, вторият закон на Фарадей може да бъде формулиран по различен начин: електрохимичните еквиваленти на веществото са пропорционални на техните собствени химически еквиваленти.

Нека електрохимичните еквиваленти на различните вещества са съответно равни на k1 и k2, k3, hellip-, kn, химически еквиваленти на същите вещества x1 и x2, x23, хелип-, хн, след това k1 / k2 = x1 / x2 или k1 / x1 = k2 / x2 = k3 / x3 = hellip- = kn / xn.

С други думи, съотношението на величината на електрохимичния еквивалент на дадено вещество към стойността на едно и също вещество е постоянна стойност, имаща за всички вещества същата стойност:

k / x = c.

От това следва, че съотношението к / х е постоянно за всички вещества:

k / х = с = 0, 01036 (mg-eq) / k.

Стойността на c показва колко милиграма еквиваленти на веществото се освобождават върху електродите по време на преминаване през електролита електрически заряд, е равна на 1 кулон. Вторият закон на Фарадей е представен с формулата:

k = cx.

Заместването на резултантния израз за k в първия закон на Фарадей, и двете могат да се комбинират в един израз:

m = kq = cxq = cxIt,

където c е универсалната константа, равна на 0, 00001036 (g-eqv) / k.

Тази формула показва, че чрез отдаването на същите токове през същите два електролита за същия интервал от време, ние ще отделим от двата електролита количествата вещества, свързани с химичните еквиваленти на тези.

Тъй като x = A / n, можем да напишем:

m = cA / nIt,

т.е. масата на материята, отделена на електродите по време на електролизата, ще бъде пряко пропорционална на нейната атомно тегло, ток, време и обратно пропорционално на валентността.

Вторият закон на Фарадей за електролиза, както и първият, произтича пряко от йонния характер на тока в решението.

Законът на Фарадей, Ленц и много други изключителни физици изиграха огромна роля в историята на формирането и развитието на физиката.