Першы і другі закон Фарадея

Электраліт заўсёды мае пэўную колькасць іёнаў са знакамі "плюс" і "мінус", атрыманых у выніку ўзаемадзеяння малекул растворанага рэчыва з растваральнікам. Калі ў ім узнікае электрычнае поле, іёны пачынаюць рухацца да электродаў, станоўчыя накіроўваюцца да катода, адмоўныя - да анода. Дайшоўшы да электродаў, іёны аддаюць ім свае зарады, ператвараюцца ў нейтральныя атамы і адкладаюцца на электродах. Чым больш іёнаў падыдзе да электродаў, тым больш будзе адкладзена на іх рэчывы.

Да гэтага заключэння мы можам прыйсці і дасведчаным шляхам. Прапусцім ток праз водны раствор меднага купарваса і будзем назіраць за вылучэннем медзі на вугальным катодзе. Мы выявім, што спачатку ён пакрыецца ледзь прыкметным пластом медзі, затым па меры прапускання току ён будзе павялічвацца, а пры доўгачасовым прапусканні току можна атрымаць на вугальным электродзе значнай таўшчыні пласт медзі, да якога лёгка прылітаваць, напрыклад, медны провад.

З'ява выдзялення рэчыва на электродах падчас праходжання току праз электраліт называецца электролізам.

Прапускаючы праз розныя электролізу розныя токі і старанна вымераючы масу рэчывы, які вылучаецца на электродах з кожнага электраліта, англійская фізік Фарадей ў 1833 - 1834 гг. адкрыў два закона для электролізу.

Першы закон Фарадея ўсталёўвае залежнасць паміж масай вылучыўся рэчывы пры электролізе і велічынёй зарада, які прайшоў праз электраліт.

Закон гэты фармулюецца наступным чынам: маса рэчыва, якая вызначалася пры электролізе, на кожным электродзе прама прапарцыйная велічыні зараду, які прайшоў скрозь электраліт:

m = kq,

дзе m - маса рэчыва, якое выдзелілася, q - зарад.

Велічыня k - электрохимическимй эквівалент рэчывы. Яна характэрная для кожнага рэчывы, які вылучаецца пры электраліце.

Калі ў формуле прыняць q = 1 Кулон, тады k = m, г.зн. электрахімічны эквівалент рэчывы будзе колькасна раўняцца масе рэчывы, вылучанага з электраліта пры праходжанні зарада ў адзін кулон.

Выказваючы ў формуле зарад праз ток I і час t, атрымаем:

m = kIt.

Першы закон Фарадея правяраецца на вопыце наступным чынам. Прапусцім ток праз электраліты А, В і С. Калі ўсе яны аднолькавыя, то масы вылучанага рэчывы ў А, В і С будуць ставіцца як токі I, I1, I2. Пры гэтым колькасць рэчыва, вылучанага ў А, будзе роўна суме аб'ёмаў, выдзеленых у В і С, бо ток I = I1 + I2.

Другі закон Фарадея ўсталёўвае залежнасць электрахімічнага эквіваленту ад атамнага вагі рэчывы і яго валентнасці і фармулюецца наступным чынам: электрахімічны эквівалент рэчывы будзе прапарцыйны іх атамным вазе, а таксама зваротна прапарцыйны яго валентнасці.

Стаўленне атамнага вагі рэчыва да яго валентнасці называецца хімічным эквівалентам рэчывы. Увёўшы гэтую велічыню, другі закон Фарадея сфармуляваць можна інакш: электрахімічнай эквіваленты рэчывы прапарцыйныя іх уласным хімічным эквівалентам.

Хай электрахімічнай эквіваленты розных рэчываў адпаведна роўныя k1 і k2, k3, ..., kn, хімічныя жа эквіваленты тых жа рэчываў x1 і x2, x23, ..., xn, тады k1 / k2 = x1 / x2, або k1 / x1 = k2 / x2 = k3 / x3 = ... = kn / xn.

Інакш кажучы, стаўленне велічыні электрахімічнага эквівалента рэчывы да велічыні таго ж рэчывы ёсць велічыня пастаянная, якая мае для ўсіх рэчываў адно і тое ж значэнне:

k / x = c.

Адсюль вынікае, што стаўленне k / x з'яўляецца сталым для ўсіх рэчываў:

k / x = c = 0, 01036 (мг-экв) / к.

Велічыня з паказвае, колькі міліграм-эквівалентаў рэчывы вылучаецца на электродах падчас праходжання праз электраліт электрычнага зарада, роўна 1 кулоны. Другі закон Фарадея прадстаўлены формулай:

k = cx.

Падстаўляючы атрыманае выраз для k ў першы закон Фарадея, абодва можна аб'яднаць у адным выразе:

m = kq = cxq = cxIt,

дзе з - універсальная пастаянная, роўная 0, 00.001.036 (г-экв) / к.

Гэтая формула паказвае, што, прапускаючы аднолькавыя токі на працягу аднаго і таго ж прамежку часу праз два розных электраліта, мы вылучым з абодвух электралітаў колькасці рэчываў, якія адносяцца як хімічныя эквіваленты такіх.

Бо x = A / n, то можна напісаць:

m = cA / nIt,

г.зн., маса рэчыва, вылучанага на электродах пры электролізе, будзе прама прапарцыйная яго атамным вазе, току, часу і назад прапарцыйная валентнасці.

Другі закон Фарадея для электролізу, гэтак жа, як і першы, непасрэдна выцякае з іённага характару току ў растворы.

Закон Фарадея, Ленца, а таксама многіх іншых выдатных фізікаў адыграў вялікую ролю ў гісторыі станаўлення і развіцця фізікі.