Закон Фарадея для электролиза – формула и примеры
4.3
Средняя оценка: 4.3
Всего получено оценок: 225.
4.3
Средняя оценка: 4.3
Всего получено оценок: 225.
В 1836 году Майкл Фарадей опубликовал выведенные математически количественные характеристики электролиза. Обнаруженные взаимосвязи между количеством прошедшего через электролит электричества и количеством выделившегося при этом вещества впоследствии были названы законами Фарадея для электролиза.
Первый закон
Если пропускать через раствор медного купороса электрический ток в течение определённого количества времени, то на катоде выделяется небольшое количество меди. Однако если пустить ток большей силы, за такое же количество времени на катоде образуется большее количество меди. При увеличении времени и одинаковой силе тока также увеличивается количество меди.
Рис. 1. Майкл Фарадей.Фарадей установил взаимосвязь массы вещества, силы тока и времени. Математически эта взаимосвязь выражается следующим образом:
где:
- m – масса вещества;
- k – электрохимический эквивалент;
- I – сила тока;
- t – время.
Электрохимический эквивалент – это масса вещества, образованная при прохождении через электролит тока в 1 А за одну секунду. Выражается как соотношение массы вещества к количеству электричества или г/Кл.
Произведение силы тока и времени выражает количество электричества: q = It. Это электрический заряд, измеряемый в кулонах (один ампер к одной секунде). Электрический заряд отражает способность тела быть источником электромагнитного поля и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.
Соответственно, уравнение Фарадея приобретает вид:
m = kq.
Рис. 2. Первый закон Фарадея.Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, выделившегося при электролизе, прямо пропорциональна количеству электрического тока, пропущенного через электролит.
Второй закон
Фарадей, пропуская электрический ток одинаковой силы через различные электролиты, заметил, что массы веществ на электродах неодинаковы. Взвесив выделившиеся вещества, Фарадей сделал вывод, что вес зависит от химической природы вещества.
Например, на каждый грамм выделенного водорода приходилось 107,9 г серебра, 31,8 г меди, 29,35 г никеля.
На основе полученных данных Фарадей вывел второй закон электролиза: для определённого количества электричества масса химического элемента, образовавшегося на электроде, прямо пропорциональна эквивалентной массе элемента. Она равна массе одного эквивалента – количеству вещества, реагирующему или замещающему 1 моль атомов водорода в химических реакциях:
μeq = μ/z,
где:
- μ – молярная масса вещества;
- z – число электронов на один ион (валентное число ионов).
Для выделения одного моля эквивалента затрачивается одинаковое количество электричества – 96485 Кл/моль. Это число называется числом Фарадея и обозначается буквой F.
Согласно второму закону, электрохимический эквивалент прямо пропорционален эквивалентной массе вещества:
k = (1/F) μeq или k = (1/zF)μ.
Рис. 3. Второй закон Фарадея.Два закона Фарадея можно привести к общей формуле: m = (q / F) ∙ (μ/z).
Что мы узнали?
Фарадей, проводя реакцию электролиза разных веществ, вывел два закона. Согласно первому закону, масса вещества, осевшего на электрод, прямо пропорциональная количеству электричества, пропущенного через электролит: m = kq. Второй закон отражает взаимосвязь электрохимического эквивалента и эквивалентной массы вещества: k = (1/F) μ
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Лиза Шифр
4/5
Евгений Пшеничный
5/5
Татьяна Батарон
4/5
Оценка доклада
4.3
Средняя оценка: 4.3
Всего получено оценок: 225.
А какая ваша оценка?
Законы Фарадея | PHYWE
Nach oben
Информация
- Контактное лицо
- Условия сотрудничества
- Декларация о конфиденциальности
- Вводные данные
Обслуживание
- Краткий обзор услуг
- Скачать
- Каталоги
- Вебинары и Видео
- Связаться со службой поддержки клиентов
Компания
- О нас
- Качественная политика
- Безопасность в классе
Please note
* Prices subject to VAT.
Please note: To comply with EU regulation 1272/2008 CLP, PHYWE does not sell any chemicals to the general public. We only accept orders from resellers, professional users and research, study and educational institutions.
Пожалуйста, введите имя, под которым должна быть сохранена Ваша корзина.
Сохраненные корзины вы можете найти в разделе My Account.
Название корзины
Законы электролиза Фарадея – первый закон и второй закон
Электролиз – это использование электрического тока для стимуляции несамопроизвольной химической реакции. При электролизе электрический ток пропускают через раствор электролита, чтобы стимулировать поток ионов, вызывающий химическое изменение.
Электролит — это жидкость (или, как правило, раствор соли металла), проводящая электричество.
Что такое электрод?
Электрод можно определить как точку, в которой ток входит или выходит из электролита или цепи. Когда ток выходит из электрода, он известен как катод, а когда ток входит в электрод, он известен как анод.
Электроды являются основным компонентом электрохимических элементов. Необходимо, чтобы электрод был хорошим проводником электричества. Хотя существуют и инертные электроды, которые не участвуют в реакции. Электрод может быть из золота, платины, углерода, графита, металла и т. д. Электрод обеспечивает поверхность для протекания окислительно-восстановительных реакций в клетках.
Электроды в основном двух типов
Реактивные электроды – это те электроды, которые принимают участие в реакции, протекающей в ячейке, и могут растворяться в электролите.
Примеры реактивных электродов – медные электроды, серебряные электроды, цинковые электроды, медные электроды и т. д. Они в основном используются в потенциометрических работах.
Инертные электроды – это электроды, не принимающие участия в реакции.
Примеры инертных электродов – угольные электроды, платиновые электроды и т. д.
Что такое электролитическая ячейка?
Электролитические элементы представляют собой такие электрохимические элементы, которые преобразуют электрическую энергию в химическую потенциальную энергию. Поскольку мы обсуждали электролиз выше, вы можете сказать, что электролитические ячейки работают в процессе электролиза. Вторичные элементы или электролитические элементы являются перезаряжаемыми; это означает, что в этих клетках происходят обратимые химические реакции.
В этих ячейках анод всегда положительный, а катод всегда отрицательный.
Законы электролиза Фарадея
Получив четкое представление об электролизе, электродах и электролитических элементах, вы теперь в состоянии понять законы электролиза Фарадея. Законы электролиза Фарадея основаны на электрохимических исследованиях Майкла Фарадея, которые он опубликовал в 1833 году. Они показывают количественную зависимость между веществом, осажденным на электродах, и количеством прошедшего электрического заряда или электричества.
Первый закон электролиза Фарадея
Первый закон электролиза Фарадея гласит, что «Масса вещества, осажденного на любом электроде, прямо пропорциональна количеству переданного заряда». Математически это можно выразить следующим образом –
м ∝ Q ———-(1)
Где:
При снятии пропорциональности в уравнении (1) –
3
m=ZQ
Где Z — константа пропорциональности.
Его единицей измерения являются граммы на кулон (г/Кл). Его также называют электрохимическим эквивалентом. Z — масса вещества, осевшего на электродах при электролизе в обход заряда 1 кулон.
Второй закон электролиза Фарадея
Второй закон электролиза Фарадея гласит, что «масса вещества, осажденного на любом электроде при пропускании определенного количества заряда, прямо пропорциональна его химическому эквивалентному весу». Или «когда одно и то же количество электричества проходит через несколько электролитов, масса осажденных веществ пропорциональна их соответствующему химическому эквиваленту или эквивалентному весу». Математически это можно представить так –
W ∝ E
, где W = масса вещества
E = эквивалентный вес вещества
Это также может быть выражен как — W1/W2 = E1/E2
.
Эквивалентная масса или химический эквивалент вещества может быть определена как отношение его атомной массы к валентности.
Эквивалентный вес = атомный вес/валентность
Второй закон электролиза Фарадея можно дополнительно объяснить на следующем примере –
Рассмотрим три различные химические реакции, происходящие в трех отдельных электролитических ячейках, соединенных последовательно. Допустим, в 1-й электролизере ион натрия приобретает электроны и превращается в натрий.
Na + + E — → NA
в 2 -й электролитической клетке после реакции —
Cu + 2 + 2E- → Cu
в 3 -й электролитической клетках. Следующая реакция —
в 3 -й электролитической клетке. Следующая реакция —
.
Al3++ 3e- → Al
Если предположить, что y молей электронов проходят через три ячейки, масса выделяющихся натрия, алюминия и меди составляет 23y грамм, 9y грамм, 31,75y грамм соответственно.
Для восстановления одного моля ионов требуется один моль электронов. Как известно, заряд одного электрона равен
1,6021×10-19
Кл, а один моль электронов равен
6,023×1033
2
электрона. Итак, заряд одного моля электронов равен –
(6,023×1023)×(1,6021×10-19Кл)=96500 Кл
Этот заряд (96500 Кл) называется 1 Фарадей.
Если мы передаем заряд в 1 Фарадей в электролитической ячейке, то осаждается 1 г эквивалентного веса вещества. Итак, мы можем написать –
w=(Q / 96500)×E
При объединении 1-го и 2-го законов получаем –
Z= E / 96500
Это все о законах электролиза Фарадея.
Если вы ищете учебные заметки по различным темам химии, войдите на веб-сайт Vedantu или загрузите обучающее приложение Vedantu. Таким образом, вы получите доступ к решениям NCERT, учебным заметкам, заметкам о пересмотре, пробным тестам и многому другому.
Законы электролиза Фарадея – первый закон, второй закон и его применение
Законы электролиза Фарадея – это фундаментальные законы, описывающие значение электролитических эффектов. В этом посте мы обсудим, что такое электролиз, каковы законы электролиза Фарадея (первый и второй закон), его применение, преимущества и недостатки.
Подробнее о законах Фарадея для электролизаЗакон Кулона — Учебники по основам физики…
Пожалуйста, включите JavaScript
Закон Кулона — Учебники по основам физики
Майкл Фарадей известен своим вкладом в области электрохимии. Он открыл два закона электролиза, которые гласят, что количество химических изменений или разложений точно пропорционально количеству электричества, прошедшего через раствор.
Рис. 1 – Знакомство с законами Фарадея электролиза
Во время этого химического превращения (окисления или восстановления) количество вещества, которое осаждается или растворяется, пропорционально их химическому эквивалентному весу. Количество заряда, необходимое для достижения этого, равно заряду одного моля электронов, известному как 1 фарадей, что равно 96 500 кулонам. Законы в основном определяют количественные аспекты электролиза на основе электрохимического исследования, опубликованного Майклом Фарадеем в 1833 году.0003
Рис. 2 – Изображение Майкла Фарадея
Что такое электролиз Процесс, в котором электрическая энергия вызывает несамопроизвольную химическую реакцию, известен как электролиз. Электролиз лежит в основе электросинтеза химических соединений. В этом процессе химические изменения происходят в результате реакций на электродах, которые вступают в контакт с электролитом при пропускании через него электрического тока.
Во время этого процесса положительно заряженные ионы дрейфуют к отрицательному электроду, а отрицательно заряженные ионы — к положительному электроду. Положительно заряженные ионы принимают электроны, тогда как отрицательно заряженные ионы теряют электроны. Окисление происходит на аноде, а восстановление на катоде.
Рассмотрим рис. 3, где электроды погружены в водный раствор хлорида натрия. Когда электричество проходит через раствор хлорида натрия, на отрицательном электроде образуется газообразный водород, а на положительном электроде газообразный хлор окисляется до хлора.
0236
Первый закон законов электролиза Фарадея гласит, что «количество химических реакций, происходящих на любом электроде из-за действие электрической энергии прямо пропорционально количеству электричества, прошедшего через электролит».
Предположим, что количество вещества, осажденного или растворенного на электродах, равно «m», а «Q» — количество заряда (электричества), прошедшего через электролит. Согласно первому закону Фарадея:
где Z = электрохимический эквивалент
Связь между химическим эквивалентом (E), константой Фарадея (F) и электрохимическим эквивалентом (Z) определяется уравнением:
Мы знаем, что Q = I x t
Где,
- Q = количество заряда (электричества) в кулонах (Q),
- I = ток в амперах (А),
- t = время (секунды)
1 Следовательно, уравнение 909 m = ZQ также можно записать как:
Второй закон электролиза Фарадея Второй закон законов электролиза Фарадея гласит: «Масса вещества, которая осаждается при пропускании того же количества заряда (электричества) через раствор электролита, прямо пропорциональна пропорциональны их химическим эквивалентным весам».
Этот закон может быть представлен математически как:
где,
- m = масса вещества
- E = эквивалентный вес вещества
Также может быть выражено как:
Эквивалентная масса или химический эквивалент вещества может быть определена как отношение его массы к валентности.
Применение законов Фарадея для электролизаПрименение законов Фарадея для электролиза включает:
- Законы Фарадея помогают в определении эквивалентных масс элементов.
- На основе законов электролиза получают такие неметаллы, как водород, фтор, хлор.
- Они также применяются в области электронной металлургии для получения таких металлов, как натрий, калий.
- Процесс гальваники включает электролиз.
- Электрорафинирование металлов осуществляется методом электролиза.
- Электролиз — это решение проблемы хранения электроэнергии из возобновляемых источников.
Рис.
