Faraday elektrolízis-törvényei

Faraday elektrolízis-törvényei mennyiségi összefüggések, amelyek Michael Faraday 1834-ben publikált elektrokémiai kutatásain alapulnak.

Michael Faraday, festette Thomas Phillips c1841-1842

Általános megfogalmazás

Az elektrolízis Faraday-féle törvénye az alábbiak szerint megadja, hogy milyen kapcsolat van az elektrolízis során az elektródákon kiváló anyag mennyisége és az elektroliton áthaladó elektromos töltésmennyiség között, illetve ezt a kapcsolatot hogyan befolyásolja az adott közeg anyagi minősége (a moláris tömeg, az ion töltésszáma). Az összefüggés szerint:

$m\ =\ {\frac {QM}{Fz}}$, ahol

$m$ az elektrolízis során képződő anyag tömege grammokban.

$Q$ az elektromos töltésmennyiség (mértékegysége: coulomb)

$F$ = 96 485 C/mol a Faraday-állandó

$M$ az anyag moláris tömege

$z$ az oxidációs szám változása

Egyenáramú elektrolízis esetén a $t$ idő alatt átáramló töltésmennyiség az áramerősség ($I$) és az idő szorzata: $Q=It$, így

$m\ =\ {\frac {ItM}{Fz}}$.

A képződő anyagmennyiség mólban kifejezve: $n=m/M$, tehát:

$n\ =\ {\frac {It}{Fz}}$.

Időben változó elektromos áram esetén az elektromos töltésmennyiség az elektromos áram idő szerinti integrálja:

$Q=\int _{0}^{t}I(\tau )\ d\tau$,

ahol $t$ az elektrolízis teljes ideje, az $I$($\tau$) pedig az elektromos áram idő szerinti függvénye.

Ötvözetekre

$m\ =\ {\frac {Q}{F\cdot \sum \limits _{i}{\frac {w_{i}z_{i}}{M_{i}}}}}$,

ahol $w_{i}=m_{i}/m$ a tömegtört.

A törvény szemléletes jelentése

Az elektrolízis Faraday-féle törvénye kétféle módon is szemléltethető.

Az úgynevezett első törvény (Faraday első elektrolízis-törvénye) szerint:

Az elektrolízis során az elektródokon képződő anyag tömege arányos az áthaladó elektromos töltésmennyiséggel. Eszerint mivel adott anyag eseten $M$ és $z$ konstansok, minél nagyobb a $Q$ értéke, annál több anyag fog képződni ($m$).

Faraday második elektrolízis-törvénye szerint adott elektromos töltésmennyiséggel elektrolizált anyag mennyisége arányos az anyag kémiai egyenértéksúlyával, ami $M/z$. Ebben a megfogalmazásban a $Q$ a konstans, tehát minél nagyobb az $M/z$, annál több anyag fog képződni ($m$).

Más szavakkal: azonos töltésmennyiség különböző elektrolitokból kémiailag egyenértékű anyagmennyiséget választ ki.

További információk

• Serway, Moses, and Moyer, Modern Physics, third edition (2005).

Kapcsolódó oldalak

• Michael Faraday

Fordítás

• Ez a szócikk részben vagy egészben a Faraday's laws of electrolysis című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.