Механизм проводимости растворов электролитов. Законы Фарадея для электролиза. Число Фарадея

Механизм проводимости.

Законы Фарадея для электролиза.

Электролиз — физико-химическое явление, состоящее в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, которое возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита. Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом называется положительный электрод, катодом — отрицательный. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — ионы кислотных остатков и гидроксильной группы — движутся к аноду. Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного получения водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорганических соединений, диоксида марганца, пероксида водорода. Электролиз находит применение для очистки сточных вод.

Первый закон Фарадея

В 1832 году Фарадей установил, что масса M вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду Q, прошедшему через электролит:

если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток с силой тока I. Коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества. Вывод закона Фарадея

(1)

(2)

(3)

(4)

, где z - валентность атома вещества, e - заряд электрона (5)

Подставляя (2)-(5) в (1), получим

Второй закон Фарадея

Электрохимические эквиваленты различных веществ относятся, как их химические эквиваленты. Химическим эквивалентом иона называется отношение молярной массы A иона к его валентности z. Поэтому электрохимический эквивалент

где F — постоянная Фарадея.

Число Фарадея.

Постоя́нная Фараде́я , — физическая постоянная, определяющая соотношение между электрохимическими и физическими свойствами вещества.

Постоянная Фарадея равна Кл·моль⁻¹.

Численно постоянная Фарадея равна электрическому заряду, при прохождении которого через электролит на электроде выделяется (1/z) моль вещества A в формуле:

где:
— количество электронов, участвующих в ходе реакции.

Для постоянной Фарадея справедливо следующее соотношение:

,

где — элементарный заряд, а — число Авогадро.

Вопрос №21.

Поиск по сайту: