Законы электролиза Фарадея, химия, 12 класс, IIT JEE, NEET, GATE, IIT JAM, CBSE, NCERT

http://www.adichemistry.com/jee/qb/electrochemistry/1/q2.html Согласно первому закону электролиза Фарадея, количество вещества (m), осажденного или выделенного на электроде во время электролиза, прямо пропорционально количеству электричества (Q), прошедшего через электролит. Количество электричества Q измеряется в кулонах. Математически этот закон можно записать как: m = Z ⋅ Q где Z — электрохимический эквивалент вещества. Поскольку количество электричества определяется соотношением: Q = c × t где c — сила тока в амперах, а t — время в секундах, выражение для первого закона Фарадея можно переписать как: m = Zct Если Q = 1 кулон или, эквивалентно, c = 1 ампер и t = 1 с, то масса (m) становится равной Z. Следовательно, электрохимический эквивалент можно определить как: количество вещества, образующегося на электродах при прохождении 1 кулона электричества через электролит, или количество вещества, образующегося на электродах при прохождении 1 ампера тока через электролит в течение 1 секунды. Теперь давайте введем еще одно важное понятие, известное как закон Фарадея. Фарадей определяется как количество электрического заряда, переносимого одним молем электронов. Математически, 1 Фарадей = заряд одного электрона × число Авогадро (Авогадро). Подставляя значения заряда одного электрона и числа Авогадро, получаем 1 Фарадей = 96500 кулонов. Таким образом, Фарадей представляет собой заряд 1 моля электронов. Теперь давайте посмотрим, что подразумевается под эквивалентной массой. Эквивалентная масса определяется как количество вещества, образующегося на электроде при прохождении одного фарадея электричества через электролит. Обозначается символом E. Из первого закона Фарадея известно, что: m = Z ⋅ Q, Если количество прошедшего электричества Q равно одному фарадею (F), то масса m становится эквивалентным весом E. Перегруппировав это выражение, электрохимический эквивалент Z можно записать как: Z = E/F. Теперь, подставив Z = E/F в уравнение, выведенное из первого закона Фарадея, получаем: m = EQ/F. Это соотношение очень важно, поскольку оно напрямую связывает осажденную массу с эквивалентным весом и количеством прошедшего электричества. Это выражение будет чрезвычайно полезно при выводе второго закона Фарадея об электролизе. Теперь рассмотрим случай, когда при пропускании одинакового количества электричества Q через их электролиты образуются два разных вещества А и В. Массы веществ А и В, осажденных на электродах, можно записать как: mA = EA·Q/F и mB = EB·Q/F, где EA и EB — эквивалентные массы веществ А и В соответственно. Поскольку Q и F — константы, отношение масс mA / mB = EA / EB. Таким образом, при пропускании одинакового количества электричества массы осажденных веществ пропорциональны их эквивалентным массам. Этот результат непосредственно приводит нас ко второму закону электролиза Фарадея. Таким образом, согласно второму закону электролиза Фарадея: если одинаковое количество электричества пропустить через разные электролитические ячейки, содержащие разные электролиты, то количество образующихся веществ будет прямо пропорционально их эквивалентной массе. Теперь давайте еще раз вернемся к понятию эквивалентной массы. Для элементов (атомов) эквивалентная масса определяется как: атомная масса / валентность. Это соотношение будет очень полезно при решении численных задач, основанных на законах электролиза Фарадея.