I prawo Faradaya

Elektroliza jest zjawiskiem związanym z przepływem prądu elektrycznego przez elektrolit, któremu zazwyczaj towarzyszą wydzielanie się różnego rodzaju  substancji na elektrodach oraz wtórne reakcje chemiczne.

Na rysunku przedstawiono dwie elektrody – ujemną katodę i dodatnią anodę, które są zanurzone w wodnym roztworze siarczanu miedzi (CuSO4). Elektrody podłączone są do zewnętrznego źródła napięcia.

Rys. Monika Pilch

Panujące pomiędzy elektrodami napięcie zmusza jony, znajdujące się w elektrolicie do ruchu. Aniony reszty kwasowej SO42-, poruszają się w stronę anody, natomiast kationy miedzi Cu2+ w kierunku katody, na której osadza się ten metal. Równanie reakcji zachodzącej na katodzie można zapisać w postaci:

C u  ^{2+} +2e ^{-}  \rightarrow Cu
 
gdzie e- - elektron.

Gdyby anoda była wykonana z miedzi, wówczas zachodziłaby na niej reakcja opisana równaniem:

SO _{4}  ^{2-} +Cu \rightarrow CuSO _{4}
 
Wynikiem reakcji zachodzących na obydwu elektrodach byłoby przenoszenie atomów miedzi z anody na katodę.

W przypadku, gdy anoda jest wykonana z materiału, który nie reaguje z elektrolitem równanie reakcji zachodzącej na tej elektrodzie wyglądałoby nieco inaczej:

SO _{4}  ^{2-}-2e ^{-}   \rightarrow SO _{4}

2SO _{4} +2H _{2} O \rightarrow 2H _{2} SO _{4} +O _{2}
 
Widać, że wówczas na anodzie wydzielałby się tlen.

Pierwsze prawo Faradaya pozwala wyznaczać masę substancji, która wydziela się podczas elektrolizy na jednej z elektrod. Głosi ono, że masa tej substancji (m) jest wprost proporcjonalna do ładunku elektrycznego (q), który przepłynął przez elektrolit.

m ~ q

Każdy jon, aby móc się wydzielić na elektrodzie musi przyjąć ściśle określoną porcję ładunku, równą jego wartościowości (w) pomnożonej przez ładunek elementarny (e). Masa wydzielonej substancji jest równa iloczynowi masy jednej cząsteczki tej substancji (mj) i przez liczbę wszystkich wydzielonych cząstek (n).

m=n \cdot m _{j}
Liczbę cząstek n można obliczyć dzieląc całkowity ładunek przez ładunek pojedynczej cząstki (iloczyn wartościowości i ładunku elementarnego):

n= \frac{q}{we}
 
Ponieważ natężenie prądu jest równe I= \frac{q}{t} , to q=It , więc:

n= \frac{I \cdot t}{we}
 
Masę jednej cząsteczki można wyznaczyć poprzez podzielenie masy atomowej danego pierwiastka (μ) przez liczbę Avogadra (NA):

m _{j} = \frac{ \mu }{N _{A} }
 
Uwzględniając powyższe zależności pierwsze prawo elektrolizy Faradaya można zapisać w postaci:

m= \frac{I \cdot t}{w \cdot e}  \cdot  \frac{ \mu }{N _{A} } =kIt
 
gdzie: k= \frac{ \mu }{weN _{A} }   - równoważnik elektrochemiczny.

Widać więc, że masa wydzielonej substancji silnie zależy od natężenia prądu płynącego przez elektrolit i czasu.

Polecamy również:

  • II prawo Faradaya

    Drugie prawo elektrolizy Faradaya mówi, że równoważniki elektrochemiczne (k)  pierwiastków wydzielających się na elektrodach podczas elektrolizy są wprost proporcjonalne do ich równoważników chemicznych (R): Więcej »

Komentarze (0)
Wynik działania 2 + 3 =
Ostatnio komentowane
Ani słowa o czworościanie którego krawędzie, powierzchnie i objętość - są wyrażon...
• 2024-03-04 21:58:56
takie łątwe
• 2024-03-04 15:46:48
"Mianem libertarianizmu zwykło się nazywać najbardziej radykalny nurt liberalizmu." No...
• 2024-03-01 10:11:23
Super i MEGA pomocne!
• 2024-02-28 10:18:34
joł joł jowisz najwiekszy olbrzym gazowy 5 od słonca na pewno nie przeoczysz choć mooj...
• 2024-02-27 14:59:44