Electrolitul are întotdeauna un anumit număr de ioni cu semne plus și minus, care rezultă din interacțiunea moleculelor substanței dizolvate cu solventul. Când apare un câmp electric, ionii încep să se deplaseze către electrozii, cei pozitivi se îndreaptă către catod, cei negativi către anod. După ce au ajuns la electrozi, ionii le-au dat sarcina, s-au transformat în atomi neutri și s-au depus pe electrozi. Cât mai mulți ioni se apropie de electrozii, cu atât mai mult vor fi depuși pe ele.
Putem ajunge la această concluzie prin experiență. Să trecem curentul printr-o soluție apoasă de sulfat de cupru și să urmărim eliberarea de cupru pe catodul de carbon. Considerăm că este mai întâi acoperită cu un strat de cupru abia vizibile, apoi ca lățimea de bandă de curent va crește, și prin trecerea prelungită de curent este disponibil la electrodul de carbon stratul de grosime considerabilă de cupru, care este ușor de lipire, de exemplu, sârmă de cupru.
Fenomenul eliberării materiei pe electrozii în timpul trecerii curentului prin electrolit se numește electroliză.
Trecând prin diferite electrolize diferite curenți și măsurând cu atenție masa materiei eliberată pe electrozi de la fiecare electrolit, fizicianul englez Faraday în 1833 - 1834 gg. au descoperit două legi pentru electroliză.
Prima lege a lui Faraday stabilește o relație între masa unei substanțe eliberate prin electroliza și valoarea de încărcare, care a trecut prin electrolit.
Această lege este formulat după cum urmează: masa unei substanțe care a fost alocată în timpul electrolizei, pe fiecare electrod este direct proporțională cu cantitatea de sarcină care a trecut prin electrolit:
unde m este masa substanței care a fost eliberată, q este încărcătura.
Cantitatea k este echivalentul electrochimic al substanței. Este caracteristic pentru fiecare substanță eliberată în timpul electrolitic.
Dacă formula ia q = 1 ca o coulombă, atunci k = m, adică echivalentul electrochimic al substanței va fi numeric egal cu masa substanței separate de electrolit la trecerea încărcăturii într-un singur pendant.
Exprimând în formula sarcina prin curentul I și timpul t, primim:
Prima lege Faraday este verificată experimental după cum urmează. Să trecem curentul prin electroliții A, B și C. Dacă aceștia sunt la fel, masele substanței separate în A, B și C vor fi denumite curenții I, I1, I2. În acest caz, cantitatea de substanță izolată în A va fi egală cu suma volumelor izolate în B și C, deoarece curentul I = I1 + I2.
A doua lege a lui Faraday stabilește dependența echivalentului electrochimică a greutății și valență substanță atomică și formulată după cum urmează: echivalent electrochimic al substanței va fi proporțională cu greutatea lor atomică, și invers proporțională cu valența.
Raportul dintre greutatea atomică a unei substanțe și valența sa se numește echivalentul chimic al unei substanțe. Introducerea acestei valori, legea a doua Faraday poate fi formulată în mod diferit: echivalentul electrochimic al substanței sunt proporționale cu propriile lor chimici echivalenți.
Să echivalenți electrochimici de substanțe diferite sunt, respectiv k1 și k2, k3, ..., kn, aceiași compuși chimici echivalenți ai aceleași substanțe x1 și x2, x23, ..., xn, apoi k1 / k2 = x1 / x2 sau k1 / x1 = k2 / x2 = k3 / x3 = ... = kn / xn.
Cu alte cuvinte, raportul dintre echivalentul electrochimic al substanței cantitatea aceleiași substanțe este o constantă pentru toate substanțele care au aceeași valoare:
Rezultă că raportul k / x este constant pentru toate substanțele:
k / x = c = 0, 01036 (mg-eq) / k.
Valoarea indică cât de multe miligram este eliberat în echivalenți substanțe pe electrozii în timpul trecerii prin electrolitul de sarcină electrică, egală cu 1 Coulomb. A doua lege a lui Faraday este reprezentată de formula:
Înlocuind expresia rezultată pentru k în prima lege a lui Faraday, ambele pot fi combinate într-o singură expresie:
unde c este constanta universala, egala cu 0, 00001036 (g-eqv) / k.
Această formulă arată că, permițând acelorași curenți să curgă prin aceiași doi electroliți pentru același interval de timp, vom separa de ambii electroliți cantitățile de substanțe legate de echivalentele chimice ale acestora.
Deoarece x = A / n, putem scrie:
și anume masa materiei eliberate pe electrozi în timpul electrolizei va fi direct proporțională cu greutatea sa atomică, curent, timp și invers proporțională cu valența sa.
A doua lege a lui Faraday pentru electroliză, la fel ca prima, rezultă direct din caracterul ionic al curentului din soluție.
Legea lui Faraday, Lenz și a multor altor fizicieni remarcabili au jucat un rol imens în istoria formării și dezvoltării fizicii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: