Закони електролізу фарадея
Перший закон Фарадея
Як вже відомо, при електролізі на електродах відбувається виділення речовини. Спробуємо з'ясувати, від чого буде залежати маса це речовини. Маса виділився речовини m буде дорівнює добутку маси одного іона m0i на число іонів Ni, які досягли електрода за проміжок часу рівний Δt: m = m0i * Ni. Маса іона m0i буде обчислюватися за такою формулою:
де М - молярна маса речовини, а Na - постійна Авогадро.
Число іонів, які досягнуть електрода, обчислюється за такою формулою:
де Δq = I * Δt - заряд, що пройшов через електроліт за час, що дорівнює Δt, q0i - заряд іона.
Для того, щоб визначити заряд іона, використовується наступна формула:
де n - валентність, e - елементарний заряд.
Збираючи воєдино всі представлені формули, отримуємо формулу для обчислення маси виділяється на електроді речовини:
Тепер позначимо через k коефіцієнт пропорційності між масою речовини і зарядом Δq.
Цей коефіцієнт k буде залежати від природи речовини. Тоді формулу маси речовини можна переписати в наступному вигляді:
Другий закон Фарадея
Маса речовини, яка виділяється на електроді за час, що дорівнює Δt, при проходженні електричного струму пропорційна силі струму і часу. Коефіцієнт k називають електрохімічним еквівалентом даної речовини. Одиницею виміру служить кг / Кл. Розберемося з фізичним змістом електрохімічного еквівалента. Так як:
то формулу електрохімічного еквівалента можна переписати в наступному вигляді:
Таким чином, k - відношення маси іона до заряду цього іона.
Для того, щоб упевнитися в справедливості закону Фарадея, можна провести досвід. Лабораторна установка, необхідна для нього, показана на наступному малюнку.
Всі три ємності заповнені однаковим електролітичним розчином. Через них будуть протікати різні електричні струми, причому I1 = I2 + I3. Після включення установки в ланцюг почекаємо деякий час. Потім відключимо її і виміряємо маси речовин, що виділилися на електродах в кожному з судин m1, m2, m3. Можна буде переконатися, що маси речовин будуть пропорційні силам струму, які проходили через відповідний посудину.
можна виразити значення заряду електрона
Якщо порахувати за цією формулою, ми отримаємо значення e = 1.6 * 10 ^ (- 19) Кл.
Саме таким способом було вперше отримано значення елементарного електричного заряду.