Faraday elektrolízis-törvényei

Michael Faraday, festette Thomas Phillips c1841-1842

Faraday elektrolízis-törvényei mennyiségi összefüggések, amelyek Michael Faraday 1834-ben publikált elektrokémiai kutatásain alapulnak.

Általános megfogalmazás

Az elektrolízis Faraday-féle törvénye az alábbiak szerint megadja, hogy milyen kapcsolat van az elektrolízis során az elektródákon kiváló anyag mennyisége és az elektroliton áthaladó elektromos töltésmennyiség között, illetve ezt a kapcsolatot hogyan befolyásolja az adott közeg anyagi minősége (a moláris tömeg, az ion töltésszáma). Az összefüggés szerint:

$m=\frac{QM}{Fz}$, ahol

$m$ az elektrolízis során képződő anyag tömege grammokban.

$Q$ az elektromos töltésmennyiség (mértékegysége: coulomb)

$F$ = 96 485 C/mol a Faraday-állandó

$M$ az anyag moláris tömege

$z$ az oxidációs szám változása

Egyenáramú elektrolízis esetén a $t$ idő alatt átáramló töltésmennyiség az áramerősség ($I$) és az idő szorzata: $Q=It$, így

$m=\frac{ItM}{Fz}$.

A képződő anyagmennyiség mólban kifejezve: $n=m/M$, tehát:

$n=\frac{It}{Fz}$.

Időben változó elektromos áram esetén az elektromos töltésmennyiség az elektromos áram idő szerinti integrálja:

$Q=\underset{0}{\overset{t}{\int }}I(\tau )d\tau$,

ahol $t$ az elektrolízis teljes ideje, az $I$($\tau$) pedig az elektromos áram idő szerinti függvénye.

Ötvözetekre

$m=\frac{Q}{F\cdot \sum _i\frac{w_i{z}_i}{M_i}}$,

ahol $w_i=m_i/m$ a tömegtört.

A törvény szemléletes jelentése

Az elektrolízis Faraday-féle törvénye kétféle módon is szemléltethető.

Az úgynevezett első törvény (Faraday első elektrolízis-törvénye) szerint:

Az elektrolízis során az elektródokon képződő anyag tömege arányos az áthaladó elektromos töltésmennyiséggel. Eszerint mivel adott anyag eseten $M$ és $z$ konstansok, minél nagyobb a $Q$ értéke, annál több anyag fog képződni ($m$).

Faraday második elektrolízis-törvénye szerint adott elektromos töltésmennyiséggel elektrolizált anyag mennyisége arányos az anyag kémiai egyenértéksúlyával, ami $M/z$. Ebben a megfogalmazásban a $Q$ a konstans, tehát minél nagyobb az $M/z$, annál több anyag fog képződni ($m$).

Más szavakkal: azonos töltésmennyiség különböző elektrolitokból kémiailag egyenértékű anyagmennyiséget választ ki.

További információk

• Serway, Moses, and Moyer, Modern Physics, third edition (2005).

Kapcsolódó oldalak

• Michael Faraday

Fordítás

• Sablon:Fordítás