Закон Фарадея для электролиза
Закон Фарадея для электролиза показывает, какую массу вещества выделяет или растворяет электрический ток. Масса прямо пропорциональна силе тока, времени его прохождения и электрохимическому эквиваленту вещества.
Формула и величины
Здесь \(m\) — масса вещества, \(\mu\) — электрохимический эквивалент, \(I\) — сила тока, \(t\) — время, \(q=It\) — электрический заряд. Величины нужно подставлять в единицах СИ: силу тока — в амперах, время — в секундах, массу — в килограммах. Если время дано в минутах или часах, его сначала переводят в секунды.
Электрохимический эквивалент связан с окислительно-восстановительным эквивалентом формулой \(\mu=\frac{M}{nF}\), где \(M\) — молярная масса, \(n\) — число электронов, участвующих в превращении одной частицы, \(F\approx96500\ \text{Кл/моль}\) — постоянная Фарадея.
Для меди \(\mu=3{,}3\cdot10^{-7}\ \text{кг/Кл}\), \(I=2\ \text{А}\), \(t=965\ \text{с}\). Тогда \(m=3{,}3\cdot10^{-7}\cdot2\cdot965\approx6{,}37\cdot10^{-4}\ \text{кг}=0{,}637\ \text{г}\). При электролизе происходит окислительно-восстановительный процесс: на катоде медь восстанавливается и выделяется.
Электрохимический эквивалент \(\mu\) измеряется в кг/Кл, а электрохимический эквивалент, выраженный через \(M/(nF)\), нельзя путать с окислительно-восстановительным эквивалентом вещества \(M/n\), который имеет единицу г/моль или кг/моль.
Как изменится масса выделившегося вещества, если при неизменных \(\mu\) и \(t\) силу тока увеличить в 3 раза?
Главное
- Закон Фарадея: \(m=\mu It\), где \(It\) — заряд, прошедший через электролит.
- Время подставляют в секундах, силу тока — в амперах; массу получают в килограммах.
- Для расчёта через молярную массу используют \(\mu=\frac{M}{nF}\); \(n\) — число переданных электронов.