กฎของเคมีอิเล็กโทรไลซิส กฎของฟาราเดย์ในวิชาเคมีและฟิสิกส์ - คำอธิบายสั้น ๆ ด้วยคำง่ายๆ

กฎหมายเหล่านี้กำหนดความสัมพันธ์ระหว่างมวลของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดและปริมาณไฟฟ้า (ประจุไฟฟ้า) ที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์

กฎข้อแรกของฟาราเดย์ระบุว่ามวลของสารที่เกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดนั้นเป็นสัดส่วนกับปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่าน การวัดเชิงปริมาณหน่วยของประจุไฟฟ้าคือฟาราเดย์ ฟาราเดย์คือประจุที่อิเล็กตรอนหนึ่งโมลพาไปหรือไอออนที่มีประจุเดี่ยวๆ หนึ่งโมล

จำได้ว่าเป็นเลขอาโวกาโดร (ดูหัวข้อ 4.2)

การคายประจุของซิลเวอร์ไอออนที่แคโทดระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตอธิบายได้ด้วยสมการครึ่งปฏิกิริยา

ดังนั้น ประจุไฟฟ้า 1 ฟาราเดย์ (อิเล็กตรอน 1 โมล) จะปล่อยไอออนเงิน 1 โมล ทำให้เกิดอะตอมเงิน 1 โมล ซึ่งหมายความว่าหากผ่านประจุ 2 ฟาราเดย์จะทำให้เกิดอะตอมเงิน 2 โมล หากผ่านประจุ 3 ฟาราเดย์จะทำให้เกิดอะตอมเงิน 3 โมล เป็นต้น

กฎข้อที่สองของฟาราเดย์ระบุว่าในการคายประจุไอออนใดๆ หนึ่งโมลบนอิเล็กโทรด จะต้องผ่านอิเล็กโทรไลต์ด้วยประจุจำนวนฟาราเดย์เท่ากับจำนวน ค่าใช้จ่ายเบื้องต้นบนไอออนนี้

โมล 2 โมล 1 โมล ดังนั้นหากต้องการปล่อยไอออนหนึ่งโมลที่แคโทดจะต้องปล่อยประจุ 2 ฟาราเดย์ (อิเล็กตรอน 2 โมล) ออกไป

ตุ่น 3 ตุ่นฉันตุ่น

ในการคายประจุอะลูมิเนียมไอออนหนึ่งโมลที่แคโทด จะต้องผ่านประจุ 3 ฟาราเดย์ (อิเล็กตรอน 3 โมล)

โมล 1 โมล 2 โมล

เพื่อให้ได้โมเลกุลโบรมีนหนึ่งโมลซึ่งเป็นผลมาจากการปล่อยไอออนโบรมีนสองโมลที่ขั้วบวกจำเป็นต้องผ่านประจุ 2 ฟาราเดย์ผ่านมัน ดังนั้นจึงต้องใช้ประจุหนึ่งฟาราเดย์เพื่อปล่อยไอออนโบรมีนหนึ่งโมล

ให้เราคำนวณมวลของตะกั่วที่ปล่อยออกมาที่แคโทดซึ่งเป็นผลมาจากการส่งกระแส 2 A ผ่านโบรไมด์หลอมเหลวเป็นเวลา 30 นาที

การปล่อยสารตะกั่วที่แคโทดเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาครึ่งหนึ่งดังต่อไปนี้:

ดังนั้น ประจุ 2 ฟาราเดย์ (เช่น 2-96,500 C) ทำให้สามารถรับอะตอม Pb ได้ 1 โมล (เช่น อะตอม Pb 207 กรัม) จากที่นี่

ตอนนี้ให้เราคำนึงว่ากระแส 2 A ไหลเป็นเวลา 30 นาทีถ่ายโอนประจุเท่ากับ 2-30-60 C เพราะฉะนั้น,

ไมเคิล ฟาราเดย์ (ค.ศ. 1791-1867)

Michael Faraday นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเป็นนักทดลองที่โดดเด่นและมีชื่อเสียงในฐานะหนึ่งในนักวิจัยกลุ่มแรกเกี่ยวกับธรรมชาติของไฟฟ้าและแม่เหล็ก

ฟาราเดย์ไม่สามารถได้รับการศึกษาอย่างเป็นทางการตั้งแต่ยังเป็นเด็ก เมื่ออายุ 14 ปี เขากลายเป็นผู้ช่วยช่างเย็บเล่มหนังสือ แต่ในไม่ช้าเขาก็เริ่มสนใจวิทยาศาสตร์ และหลังจากฟังการบรรยายของนักเคมีชื่อดัง ฮัมฟรีย์ เดวี เขาก็เขียนถึงเขาและส่งบันทึกการบรรยายให้เขา เดวียอมรับเขาเป็นผู้ช่วยในห้องทดลองของเขาที่ Royal Institution ในลอนดอน ฟาราเดย์อายุ 21 ปีในขณะนั้น

ไมเคิล ฟาราเดย์บรรยายวันคริสต์มาสที่ Royal Institution (ลอนดอน, 1955) ต่อหน้าสมาชิกราชวงศ์ โดยหันหน้าไปทางเขาในแถวหน้าคือสามีของราชินี ด้านซ้ายของเขาคือเจ้าชายแห่งเวลส์ (ต่อมา พระเจ้าเอ็ดเวิร์ดที่ 7) ทางด้านขวาของเขาคือดยุคแห่งเอดินบะระ

ในปีต่อๆ มา ฟาราเดย์ค้นพบคาร์บอนคลอไรด์ชนิดใหม่สองตัว นอกจากนี้เขายังสามารถเปลี่ยนคลอรีนและก๊าซอื่น ๆ ให้เป็นสถานะของเหลวได้ ในปี พ.ศ. 2368 เขาสามารถแยกเบนซีนได้ และในปีเดียวกันนั้น เขาได้รับการแต่งตั้งเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการ เขามีส่วนร่วมในการศึกษาทดลองเกี่ยวกับอิเล็กโทรไลซิสเป็นเวลาหลายปี และในที่สุดก็ได้กำหนดกฎอิเล็กโทรไลซิสอันโด่งดังของเขาในปี 1834 มาถึงตอนนี้เขาได้ค้นพบปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว

ฟาราเดย์กลายเป็นประธานของ Royal Society และเขียนหนังสือหลายเล่ม รวมทั้ง การศึกษาเชิงทดลองในวิชาเคมีและฟิสิกส์" (1858) ในปี 1855 เนื่องจากความจำเสื่อม เขาจึงถูกบังคับให้หยุด งานวิจัย. ฟาราเดย์เสียชีวิตในปี พ.ศ. 2410

มีความสัมพันธ์ระหว่างมวลของสารที่ถูกแปลงระหว่างอิเล็กโทรไลซิสกับปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งสะท้อนให้เห็นในกฎสองข้อของฟาราเดย์

กฎข้อแรกของฟาราเดย์. สำหรับกระบวนการอิเล็กโทรดใดๆ มวลของสารที่ถูกแปลงจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์:

ม. = kQ,(2.10)

ที่ไหน ม- มวลของสารที่ถูกแปลง g; ถาม- ปริมาณไฟฟ้า (C) เท่ากับผลคูณของความแรงของกระแสไฟฟ้า ( ฉัน, A) สักพัก ( ที, กับ); เค-เทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสาร โดยแสดงจำนวนกรัมของสารที่ถูกแปลงด้วยไฟฟ้าหนึ่งคูลอมบ์

กฎข้อที่ 2 ของฟาราเดย์. เมื่อปริมาณไฟฟ้าเท่ากันถูกส่งผ่านสารละลายของอิเล็กโทรไลต์ที่แตกต่างกัน มวลของสารแต่ละชนิดที่อยู่ระหว่างการเปลี่ยนรูปจะเป็นสัดส่วนกับค่าเทียบเท่าทางเคมี t 1:ต 2:ม 3 ... = มอี1: มอี2: ม e3...(ที่ไหน ม e คือมวลที่เท่ากันของสาร) หากมวลของสารที่ถูกแปลงตัวใดตัวหนึ่งเมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าจำนวนหนึ่งจะเท่ากับมวลที่เท่ากัน ( ต 1 =มจ1) , ความเท่าเทียมกันก็จะใช้ได้กับสารอื่นด้วย ม 2 = มอี2, ม 3 = ม. e3 เป็นต้น

ดังนั้น, ในการแปลงมวลที่เท่ากันของสารใดๆ ต้องใช้ปริมาณไฟฟ้าเท่ากัน เรียกว่าค่าคงที่ของฟาราเดย์ F(96494 C/โมล) ค่าคงที่ของฟาราเดย์คือประจุที่พาไปด้วยอิเล็กตรอนหนึ่งโมลหรือไอออนที่มีประจุเดี่ยวหนึ่งโมล (เช่น 6.02 1,023 อิเล็กตรอนหรือไอออนที่มีประจุเดี่ยว)

กฎข้อที่สองของฟาราเดย์สามารถเขียนได้ดังนี้: ในการคายประจุไอออนหนึ่งโมลบนอิเล็กโทรด จำเป็นต้องส่งกระแสไฟฟ้าผ่านสารละลายมากเท่ากับจำนวนประจุเบื้องต้นที่ไอออนนั้นมี

ตามกฎข้อที่ 2 ของฟาราเดย์ เราสามารถเขียนได้

เค = มอี/ เอฟ(2.11)

จากความสัมพันธ์ (2.10) และ (2.11) สมการรวมของกฎของฟาราเดย์มีดังนี้:

ม =(มอี/ เอฟ)ถาม=(มอี/ เอฟ)มัน.(2.12)

มีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการคำนวณต่างๆ ในเคมีไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กฎของฟาราเดย์เป็นพื้นฐานสำหรับวิธีที่แม่นยำที่สุดในการวัดปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจร ประกอบด้วยการกำหนดมวลของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสบนอิเล็กโทรด เพื่อจุดประสงค์นี้ จึงใช้เครื่องมือที่เรียกว่าคูลอมมิเตอร์ ในห้องปฏิบัติการจะใช้เครื่องคูลอมเมตริกทองแดงซึ่งสารละลาย CuSO 4 ที่เป็นกรดพร้อมอิเล็กโทรดทองแดงจะถูกอิเล็กโทรไลซิส สิ่งสำคัญคือจะมีปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าเพียงครั้งเดียวเกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดในคูลอมเมตริก และสามารถวัดปริมาณผลิตภัณฑ์ผลลัพธ์ได้อย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น ปริมาณไฟฟ้าทั้งหมดที่ไหลผ่านคูลอมมิเตอร์ทองแดงนั้นถูกใช้ไปกับการถ่ายโอนทองแดงจากขั้วบวกไปยังแคโทด โดยมวลของทองแดงจะถูกกำหนดโดยวิธีกราวิเมตริก

เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย พวกเขาใช้เงินหรือแก๊สคูโลมิเตอร์ ซึ่งวัดปริมาตรของส่วนผสม (2H 2 + O 2) ที่ได้จากอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายในน้ำของ KOH

การใช้คูลอมมิเตอร์ทำให้สามารถกำหนดสัดส่วนของกระแสไฟที่ใช้ไปที่เป็นประโยชน์ได้ (เช่น กระแสไฟที่ใช้ไปเพื่อให้ได้ ผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์) ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยกระแสเอาต์พุต กระแสไฟขาออกคืออัตราส่วนของสารที่ได้รับจริงระหว่างอิเล็กโทรไลซิสต่อค่าที่คำนวณตามทฤษฎี โดยทั่วไปประสิทธิภาพปัจจุบัน η จะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ แล้ว:

η = ( มใช้ได้จริง / มตามทฤษฎี)100% (2.13)

คุณสามารถคำนวณ η ได้แตกต่างออกไป หากเราพิจารณาจากมวลที่ปล่อยออกมาจริงของสารตาม (2.12) ปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ไปอย่างเป็นประโยชน์ ถาม’ จากนั้น η จะแสดงเป็นอัตราส่วนของไฟฟ้าที่มีประโยชน์ต่อค่าของมัน จำนวนทั้งหมดผ่านวงจร:

η = ( ถาม’/ถาม)100%. (2.14)

กฎของฟาราเดย์กำหนดแนวคิดเกี่ยวกับลักษณะอะตอมของไฟฟ้า แนวคิดเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับการคำนวณค่าคงที่ที่สำคัญที่สุด - ค่าคงที่ของ Avogadro ความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่ของฟาราเดย์ ฉอาโว-กาโดร เอ็นและประจุของอิเล็กตรอน จตามมาจากความสัมพันธ์:

F/อี = Nเอ (2.15)

การประยุกต์ใช้กระแสไฟฟ้าอิเล็กโทรไลซิสที่มีขั้วบวกที่ละลายน้ำได้ใช้ในการทำให้โลหะบริสุทธิ์ ( การกลั่นด้วยไฟฟ้า). เมื่อทำการกลั่นทองแดงด้วยไฟฟ้า แผ่นที่ทำจากทองแดงบริสุทธิ์จะถูกวางไว้ในเครื่องอิเล็กโตรไลเซอร์เป็นขั้วบวก (แคโทด - แผ่นที่ทำจากทองแดงที่ผ่านการฟอกด้วยไฟฟ้าก่อนหน้านี้) กระบวนการต่อไปนี้เกิดขึ้นที่ขั้วบวกและขั้วลบตามลำดับ:

Сu (ปนเปื้อน) – 2 ē = ลูกบาศ์ก 2+ ,

ลูกบาศ์ก 2+ + 2 ē = ลูกบาศ์ก (บริสุทธิ์)

ในระหว่างการกลั่นด้วยไฟฟ้าของทองแดง สิ่งปนเปื้อนจากโลหะมีตระกูลเช่น Ag หรือ Au จะไม่ผ่านเข้าไปในสารละลายและจะถูกรวบรวมไว้ที่ด้านล่างของอิเล็กโทรไลเซอร์ สารปนเปื้อนจากโลหะมีตระกูลน้อยกว่า เช่น Pb, Fe, Zn จะเข้าสู่สารละลายเช่นเดียวกับทองแดง แต่จะไม่สะสมบนแคโทด จึงไม่ปนเปื้อนทองแดงที่เกาะอยู่ นอกจากทองแดง นิกเกิล แคดเมียม อลูมิเนียม และโลหะอื่นๆ ยังสามารถใช้เป็นแอโนดที่ละลายน้ำได้

อิเล็กโทรไลซิสที่มีขั้วบวกที่ละลายน้ำได้ใช้ในการชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อเคลือบโลหะบางชนิดด้วยชั้นบาง ๆ ของโลหะอื่น ๆ ( การชุบด้วยไฟฟ้า). ในกรณีนี้ ผลิตภัณฑ์ที่เคลือบด้วยโลหะจะเป็นแคโทดในระหว่างการอิเล็กโทรไลซิส และใช้โลหะเคลือบเป็นขั้วบวก ในทางเทคโนโลยีสะดวกมากเนื่องจากความเข้มข้นของไอออน (เกลือ) ในสารละลายอิเล็กโทรไลซิสไม่เปลี่ยนแปลง การเคลือบตกแต่งที่ทนต่อการกัดกร่อนซึ่งทำให้พื้นผิวแข็ง (การชุบโครเมียม) จะถูกนำไปใช้ด้วยเคมีไฟฟ้า การใช้การเคลือบจะทำให้ขนาดของชิ้นส่วนกลับคืนมา (ซ่อมแซม) เพื่อให้การเคลือบยึดติดแน่น พื้นผิวโลหะก่อนเคลือบจะถูกทำความสะอาดอย่างทั่วถึง (บด, ขัดเงา) และล้างไขมัน (บำบัดด้วยสารละลายโซดาร้อน, ถูด้วยชอล์กผสมกับอัลคาไล ฯลฯ ) ในการกำจัดออกไซด์ พื้นผิวโลหะจะถูกสลักด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริก 15...20% เป็นเวลา 10...15 นาที หากต้องการลอกฟิล์มออกไซด์ออกจนหมด ให้ทำความสะอาดชิ้นส่วน ดองโดยเชื่อมต่อกับขั้วบวกในช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนการชุบสังกะสี การยึดเกาะที่ดีที่สุดของการเคลือบกับพื้นผิวโลหะนั้นสังเกตได้จากการเคลือบแบบผลึกละเอียด โครงสร้างการเคลือบที่ต้องการทำได้โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์และโหมดอิเล็กโทรไลซิส: ---------

เมื่อไอออนของอิเล็กโทรไลต์ไปถึงอิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง ไอออนบวกจะได้รับอิเล็กตรอนที่หายไปจากอิเล็กโทรดเชิงลบ และในระหว่างปฏิกิริยารีดักชัน จะกลายเป็นอะตอมที่เป็นกลาง (โมเลกุล) ไอออนลบบริจาคอิเล็กตรอนให้กับอิเล็กโทรดบวกและกลายเป็นอะตอมที่เป็นกลางระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปรากฏการณ์การปล่อยสารบนอิเล็กโทรดระหว่างปฏิกิริยารีดอกซ์เมื่อกระแสไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์เรียกว่า กระแสไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าถูกพบครั้งแรกในปี 1803 ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กโดย V.P. Petrov ในปี พ.ศ. 2376-2377 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เอ็ม. ฟาราเดย์ ค้นพบกฎของอิเล็กโทรไลซิสซึ่งกำหนดว่ามวลของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสนั้นขึ้นอยู่กับอะไรและอย่างไร

โดยการส่งกระแสที่มีความแรงเท่ากันผ่านอิเล็กโทรไลต์ต่าง ๆ เป็นระยะเวลาเท่ากัน ฟาราเดย์พบว่าในเวลาเดียวกัน ปริมาณต่างๆสาร ดังนั้นกระแสเข้า 1 กด้านหลัง 1 วินาทีออกมาจากสารละลายซิลเวอร์ไนเตรต 1.118 มกเงินจากสารละลาย คอปเปอร์ซัลเฟต - 0.328 มกทองแดง ซึ่งหมายความว่ามวลของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรลิซิสจะขึ้นอยู่กับสารนั้น ปริมาณสเกลาร์ที่วัดโดยมวลของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสโดยกระแสเข้า1 กด้านหลัง1 วินาที, เรียกว่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้า(แสดง เค). เทียบเท่าเคมีไฟฟ้ามีชื่อ กก./a*วินาทีหรือ กก./กิโล

หากคุณส่งกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยผ่านสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตเป็นเวลา t แสดงว่าแคโทดถูกเคลือบด้วยทองแดงอย่างอ่อนและหากกระแสไฟฟ้า ความแข็งแกร่งมากขึ้น- ในเวลาเดียวกันทองแดงจำนวนมากจะถูกสะสมที่แคโทด ปล่อยให้ความแรงในปัจจุบันเหมือนเดิม แต่ตอนนี้เพิ่มเวลา เราสังเกตเห็นว่ามีการปล่อยทองแดงเพิ่มมากขึ้น ผ่านอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ กระแสต่างๆและทำการวัดมวลของสารที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรไลต์จากอิเล็กโทรไลต์แต่ละตัวอย่างระมัดระวัง ฟาราเดย์ได้ค้นพบกฎข้อแรกของอิเล็กโทรไลซิส: มวลของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสบนอิเล็กโทรดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของความแรงของกระแสไฟฟ้าและเวลาที่ผ่านไป ผ่านอิเล็กโทรไลต์

ปัจจุบันใน 1 กใน 1 วินาทีระหว่างอิเล็กโทรไลซิส จะปล่อยสารกิโลกรัมบนอิเล็กโทรด และกระแสก็จะเป็น ฉันกในระหว่าง ทีวินาที- วี มันมากขึ้น:

ม. = กิโลลิตรหรือ ม. = กิโลคิว.

เหล่านี้เป็นสูตรของกฎข้อแรกของฟาราเดย์สำหรับอิเล็กโทรไลซิส

ไอออนแต่ละตัวจะมีมวลของสสารจำนวนหนึ่งและปริมาณประจุ ดังนั้น ยิ่งไอออนเข้าใกล้อิเล็กโทรดมากเท่าไร กล่าวคือ ยิ่งกระแสในอิเล็กโทรไลต์แรงขึ้น สารจะถูกปล่อยออกมาที่อิเล็กโทรดมากขึ้นเท่านั้น

ฟาราเดย์ส่งกระแสเดียวกันอย่างต่อเนื่องผ่านอิเล็กโทรไลต์ต่าง ๆ สังเกตว่ามวลของสารที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดไม่เท่ากันแม้ว่าความแรงของกระแสและเวลาที่มันผ่านอิเล็กโทรไลต์ต่าง ๆ จะเท่ากัน (รูปที่. 109) เมื่อชั่งน้ำหนักสารที่ปล่อยออกมาอย่างแม่นยำ ฟาราเดย์สังเกตเห็นว่าน้ำหนักของพวกมันไม่ได้สุ่ม แต่ขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของสาร ทุกๆ กรัมของไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมา มันจะออกมาเสมอ 107.9 กเงิน; 31.8 กทองแดง; 29.35 กนิกเกิล หลังจากแนะนำค่าเทียบเท่าทางเคมี - อัตราส่วนของมวลอะตอม (น้ำหนัก) ต่อความจุ - ปรากฎว่าตัวเลขเหล่านี้เทียบเท่าทางเคมีของสารเหล่านี้ เนื่องจากมวลอะตอม A และความจุ n เป็นตัวเลขนามธรรม ดังนั้นอัตราส่วนจึงเป็นตัวเลขนามธรรม

โดยการแบ่งค่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสารออกเป็นค่าเทียบเท่าเคมี (เค/เอ็ม), เราได้รับ:

นั่นคือหมายเลขเดียวกัน 1036*10 -11 กก./a*วินาทีหรือ 1036*10 -11กก./กิโลแทนจำนวนคงที่นี้ด้วยตัวอักษร C เราเขียน: C = 1,036*10 -11 กก./a*วินาที. ดังนั้น จึงเทียบเท่าเคมีไฟฟ้า

เค = ซม.

นี่คือสูตรสำหรับกฎข้อที่สองของฟาราเดย์สำหรับอิเล็กโทรไลซิส ซึ่งอ่านว่า: การเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสารเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเทียบเท่าทางเคมี

แทนที่ค่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าในสูตรของกฎข้อที่หนึ่งของฟาราเดย์ เราได้สูตรสำหรับกฎฟาราเดย์ทั่วไปสำหรับอิเล็กโทรไลซิส:

มวลของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับน้ำหนักอะตอมของสารและประจุที่ส่งผ่านอิเล็กโทรไลต์ และเป็นสัดส่วนผกผันกับความจุของสาร

กฎของฟาราเดย์เป็นผลมาจากการนำไฟฟ้าไอออนิกของกระแสไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์ ให้เราอธิบายสิ่งนี้ด้วยตัวอย่างต่อไปนี้ สมมติว่ามีการดำเนินการอิเล็กโทรลิซิสของสารโมโนวาเลนต์ เช่น สารละลาย NaCl และ AgNO 3 ประจุของไอออน Na และ Ag จะเท่ากัน เมื่อไอออนมีประจุขนาดเท่ากัน ไอออนจำนวนเท่ากันจะเข้าใกล้อิเล็กโทรดที่สอดคล้องกันในสารละลายทั้งสอง แต่เมื่อมีไอออนเข้าใกล้เท่ากัน มวลของสาร Na และ Ag ที่สะสมไว้จะไม่เท่ากัน เนื่องจากมวลของอะตอม Na และ Ag นั้นแตกต่างกัน โซเดียมมีมวลอะตอม 22.997; สำหรับเงิน - 107.88; ดังนั้นเงินจะถูกปล่อยออกมาเพิ่มขึ้นเกือบห้าเท่า ซึ่งหมายความว่าปริมาณของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลอะตอมของสารนั้น ซึ่งระบุไว้ในกฎของฟาราเดย์

ในกรณีที่ไอออนที่มีความจุต่างกันเกี่ยวข้องกับอิเล็กโทรลิซิส เช่น Al ซึ่งมีความจุเท่ากับ 3 และ Na ซึ่งมีความจุเท่ากับ 1 จำนวนไอออน Al และ Na ที่มีประจุเท่ากันจะแตกต่างกัน ยิ่งความจุของไอออนยิ่งมากขึ้น กล่าวคือ ยิ่งมีประจุมากขึ้น ไอออนก็จะยิ่งน้อยลงในการถ่ายโอนประจุที่กำหนด (เช่น ไอออนอัลจำเป็นน้อยกว่าไอออน Na สามเท่า) ความสัมพันธ์ระหว่างความจุและประจุของไอออนนี้อธิบายความจริงที่ว่ามวลของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสจะแปรผกผันกับความจุของมัน

เนื่องจากความเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และความบริสุทธิ์สูงของผลิตภัณฑ์ที่ได้ จึงมีการใช้อิเล็กโทรไลซิสอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมในการสกัดอะลูมิเนียมจากแร่บอกไซต์ การทำโลหะให้บริสุทธิ์ (เช่น ทองแดง สังกะสี ทอง เงิน) จากสิ่งสกปรก เคลือบวัตถุโลหะด้วย ชั้นของโลหะอื่นเพื่อป้องกันสนิม ให้ความแข็งแก่พื้นผิว (ชุบนิกเกิล, ชุบโครเมี่ยม) สำหรับทำเครื่องประดับ (การทำเงิน, การปิดทอง), การได้รับสำเนาโลหะของวัตถุนูน (เช่นในการผลิตแผ่นเสียง, เมทริกซ์ , ถ้อยคำที่เบื่อหู)

ปัญหาที่ 30.ตะกั่วที่มีความบริสุทธิ์สูงที่ใช้ในพลังงานนิวเคลียร์ได้มาจากการทำให้บริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้า คำนวณมวลของตะกั่วที่ปล่อยออกมาในระหว่าง 1 ชั่วโมงความหนาแน่นกระแส 0.02 ก/ซม.2และความตึงเครียด 0.5 นิ้วประสิทธิภาพปัจจุบัน 95% การใช้พลังงานในการแยกเป็นเท่าใด 1 กกตะกั่ว? พื้นที่หน้าตัดรวมของแคโทดที่ตะกั่วถูกสะสมอยู่ 10 ตร.ม.

เมื่อประสิทธิภาพของอ่างอิเล็กโทรไลต์เป็น 100% เนื่องจากการใช้ไฟฟ้าทั้งหมด A = UIตะกั่วก็จะได้รับการปล่อยตัว ม. = กิโลลิตรเพื่อเน้นย้ำ 1 กกพลังงานตะกั่วที่ใช้ไป หรือ

มาคำนวณกัน

คำตอบ: ม.7.5 กก.; A 1 ผู้บริโภค 470 กิโลจูล/กก.

ก) กฎข้อที่หนึ่งของกระแสไฟฟ้า

มวลของสาร (ม) ที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับประจุไฟฟ้า (ถาม) ผ่านอิเล็กโทรไลต์

m = kq หรือ m = kIt, (1.52)

(เพราะว่า q = มัน โดยที่ I คือกระแสที่ไหลผ่านสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในช่วงเวลา t โดยที่ k คือค่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสาร

ค่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสารจะมีค่าเป็นตัวเลขเท่ากับมวลของสารที่สะสมอยู่บนอิเล็กโทรดเมื่อกระแสไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์ของปริมาณไฟฟ้าหนึ่งหน่วย (ประจุต่อหน่วย)

ข) กฎข้อที่สองของกระแสไฟฟ้า

ค่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสารจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราส่วนมวลโมล ถึงวาเลนซ์n.

โดยที่ F = 9.64810 4 C/mol คือเลขฟาราเดย์

วี) กฎเอกภาพของการอิเล็กโทรไลซิสของฟาราเดย์

กฎข้อที่หนึ่งและสองของอิเล็กโทรไลซิสสามารถนำมารวมกันได้ แล้วเราก็ได้

(1.54)

จากกฎอิเล็กโทรไลซิสแบบครบวงจรของฟาราเดย์เป็นไปตามนั้น เลขฟาราเดย์เป็นตัวเลขเท่ากับประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์เมื่อมีการปล่อยมวล (กก.) ของสารบนอิเล็กโทรดเท่ากับอัตราส่วน / n.

1.15. แนวคิดของพลาสมา

สสารส่วนใหญ่ในจักรวาลของเราอยู่ในสถานะพลาสมา

พลาสมาเป็นก๊าซไอออไนซ์ที่มีอนุภาคมีประจุความเข้มข้นสูงซึ่งมีคุณสมบัติเสมือนนิวตรอน

ความเป็นนิวตรอนของพลาสมานั้นอยู่ที่ความจริงที่ว่าในพลาสมาในปริมาณมากเพียงพอจำนวนประจุบวกและลบเกือบจะเท่ากัน เรียกว่าอัตราส่วนของจำนวนอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนต่อจำนวนทั้งหมดในปริมาตรเดียวกัน ระดับของไอออไนเซชันในพลาสมา . หากระดับไอออไนซ์คือ10  3 แสดงว่าสารนั้นถูกจัดประเภทเป็นพลาสมา เรื่องของกาแลคซี ดวงดาว สสารระหว่างดาว ฯลฯ ซึ่งมีมวลเกือบทั้งหมดของเอกภพที่สังเกตได้กระจุกตัวอยู่ในสถานะพลาสมา ในดาวฤกษ์ โมเลกุลจะแตกตัวเป็นไอออนจากการชนกันของความร้อน อุณหภูมิภายในดวงอาทิตย์ของเราซึ่งเป็นดาวฤกษ์ทั่วไปคือ 1.510 7 K ซึ่งสอดคล้องกับพลังงานจลน์ kT = 2.7210  16 J และเกินกว่าพลังงานที่ต้องใช้ในการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุล (อะตอม) อย่างมาก เนื่องจากพลังงานไอออไนเซชัน ของโมเลกุล 10  19 10  18 J. ก๊าซระหว่างดวงดาวกลายเป็นพลาสมาเนื่องจากมีการทำให้บริสุทธิ์สูง ความหนาแน่นของมันคือ 10  20 10  26 กก./ลบ.ม. 3 . พลาสมาก็มีอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับ พื้นผิวโลก. ดังนั้นไอโอโนสเฟียร์ - ชั้นนอกของชั้นบรรยากาศของโลกจึงประกอบด้วยก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนสูง ด้านหลังไอโอโนสเฟียร์คือแมกนีโตสเฟียร์ซึ่งมีแถบรังสีของโลกทั้งภายในและภายนอกเต็มไปด้วยอนุภาคที่มีประจุซึ่งส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอนและโปรตอนของพลังงานต่างๆ ความแตกต่างเชิงคุณภาพที่สำคัญระหว่างก๊าซไอออไนซ์อ่อนและพลาสมานั้นปรากฏในพฤติกรรมของการละเมิดความเป็นกลางของตัวกลางในท้องถิ่นซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากความผันผวนของความร้อน ในก๊าซ การรบกวนดังกล่าวจะเกิดขึ้นแบบสุ่มและสามารถเติมเต็มปริมาตรทั้งหมดได้ ในพลาสมา การละเมิดความเป็นกลางที่ผันผวนนั้นจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นอย่างเคร่งครัดในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย เนื่องจากมวลของไอออนมากกว่ามวลของอิเล็กตรอนมาก อิเล็กตรอนจึงเคลื่อนที่ในพลาสมาได้มากกว่า สมมติว่าบริเวณที่มีการละเมิดความเป็นกลางทางไฟฟ้าเกิดขึ้นในชั้นบางชั้นที่มีความหนาเล็กน้อย x (รูปที่ 1.10, a)

เมื่อมันถูกแทนที่ทางด้านขวาสัมพันธ์กับชั้นไอออนเดียวกันที่ระยะห่าง   х (รูปที่ 1.10 b) ชั้นหนึ่ง (เช่นตัวเก็บประจุแบบแบน) ที่มีความหนาแน่นประจุที่พื้นผิว  = q e n  โดยที่ q e คือประจุของอิเล็กตรอน n คือความเข้มข้นของอิเล็กตรอน ชั้นที่มีประจุสองเท่าจะปรากฏขึ้น ระหว่างแผ่นเปลือกโลกของตัวเก็บประจุ "พลาสมา" ดังกล่าวจะปรากฏขึ้น สนามไฟฟ้าความตึงเครียด

(1.55)

หากพื้นที่ของเพลตเป็น S แสดงว่ามีอิเล็กตรอน nxS อยู่ภายในตัวเก็บประจุ พวกเขาจะได้รับผลกระทบจากพลังคูลอมบ์

. (1.56)

มวลของอิเล็กตรอนทั้งหมดคือ m = m e nxS และความเร่งในการเคลื่อนที่ของพวกมันคือ

.

ตามกฎข้อที่สอง นิวตัน

หรือ
(1.57)

ฉันอยู่ที่ไหน nxS =
, (1.58)

. (1.59)

การแกว่งที่อธิบายโดยสูตร (1.59) เรียกว่าพลาสมา  pl - ความถี่พลาสมา

บทสรุป:เมื่อความเป็นกลางทางไฟฟ้าถูกละเมิดในภูมิภาคใด ๆ ของพลาสมา การสั่นของฮาร์มอนิกของความหนาแน่นประจุจะเกิดขึ้นที่ความถี่  pl แต่การแกว่งของพลาสมาไม่มีลักษณะของคลื่นเช่น การละเมิดความเป็นกลางทางไฟฟ้าจะไม่แพร่กระจายไปทั่วพลาสมา

อายุการใช้งานที่เป็นลักษณะเฉพาะของการละเมิดอิเลคโตรนิวเทรลลิตี้ของพลาสมาในสภาพห้องปฏิบัติการคือ 10 - 13 วินาที  tpl  10 - 3 วินาที เมื่อคำนึงถึงการชนกันของไอออนและอิเล็กตรอน (ซึ่งกันและกันและมีโมเลกุลที่เป็นกลาง) ทำให้เกิดการหน่วงของการสั่นของพลาสมา ขนาดลักษณะเฉพาะของภูมิภาคที่สามารถสังเกตการละเมิดความผันผวนของความเป็นกลางทางไฟฟ้าได้ถูกกำหนดโดยรัศมี Debye (ขนาด)

, (1.60)

ซึ่งหาได้จากสภาวะความเท่ากันของพลังงานของการแกว่งของพลาสมาของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวและพลังงานความร้อนต่ออิสรภาพของอิเล็กตรอนหนึ่งระดับ เช่น kT ขนาดดีบายสำหรับพลาสมาชนิดที่พบมากที่สุดคือขนาดหลายลำดับความสำคัญที่ใหญ่กว่าขนาดของอะตอมหรือโมเลกุล

ด้วยเหตุนี้ ผลกระทบของควอนตัมจึงไม่มีความสำคัญในพลาสมา และพฤติกรรมของมันอธิบายไว้ในกฎของฟิสิกส์คลาสสิก

ตัวอย่างเช่น หากการทดสอบนำประจุบวก +q 0 เข้าไปในพลาสมา อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้เคียงจะถูกดึงดูดเข้าไป และในทางกลับกัน ไอออนบวกจะถูกผลักไส เป็นผลให้เมฆที่มีประจุลบทรงกลมสมมาตรปรากฏขึ้นรอบๆ ประจุบวก มันจะคัดกรองการกระทำของประจุ q 0 บนพลาสมาที่อยู่รอบๆ ซึ่งเกิดขึ้นจากการทับซ้อนของสนามของประจุบวก q 0 และสนามของเมฆที่มีประจุลบรอบๆ ดังนั้น ที่ระยะห่างจากประจุ q 0 สนามที่เกิดจากการทับซ้อนดังกล่าวจะมีขนาดเล็กมากจนหายไป ระยะนี้กำหนดโดยรัศมีการคัดกรองดีบาย พลาสมายังถูกป้องกันด้วยสนามไฟฟ้าภายนอกที่ระยะห่างตามขนาดเดบาย

ผลลัพธ์ที่ได้ใช้ได้กับพลาสมาในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ในทางปฏิบัติจะไม่ปฏิบัติตามเงื่อนไขนี้ ดังนั้นพลังงานจลน์เฉลี่ยของอิเล็กตรอนและไอออนจึงแตกต่างกันนั่นคืออุณหภูมิอิเล็กตรอน T e และอุณหภูมิไอออน T i ไม่เท่ากัน และ T e > T i . สำหรับพลาสมาสมดุล T e = T i . ที่มีค่าอุณหภูมิไอออน T i<10 5 K плазму называют อุณหภูมิต่ำและที่ T i >10 6 K - อุณหภูมิสูง.อนุภาคจำนวนมากมีปฏิกิริยาโต้ตอบในพลาสมา ด้วยวิธีนี้จึงแตกต่างอย่างมากจากก๊าซ พลังงานศักย์เฉลี่ยของอันตรกิริยาของอนุภาคพลาสมามีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับพลังงานจลน์ของพวกมัน นั่นเป็นเหตุผล การเคลื่อนไหวทางความร้อนอนุภาคในพลาสมาและก๊าซในอุดมคติมีความคล้ายคลึงกันมาก คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของพลาสมาได้รับการอธิบายด้วยระดับความแม่นยำที่ดีโดยสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ ดังนั้นพลาสมาจึงเป็นก๊าซในอุดมคติที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกันสองตัว ได้แก่ ไอออนและอิเล็กตรอน การแกว่งของพลาสมาคือการเคลื่อนที่ตามลำดับของประจุเช่นเสียงในสสาร การเคลื่อนไหวนี้ช่วยเสริมการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ซึ่งแต่ละอนุภาคพลาสมาที่มีประจุจะเคลื่อนที่ไปตามแนวเส้นบิดตัวอย่างนุ่มนวล เนื่องจากโมเมนตัมของอนุภาคแต่ละตัวเปลี่ยนแปลงช้ามากตามเวลา การมีอยู่ของอนุภาคที่มีประจุในพลาสมาจะอธิบายการนำไฟฟ้าได้ดี เวลาผ่อนคลายของพลาสมาอิเล็กตรอน  ถูกกำหนดให้เป็นเวลาเฉลี่ยในระหว่างที่การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูญเสียลำดับไปนั่นคือ

. (1.61)

ดังนั้นค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะของพลาสมา

(1.62)

1/(โอห์มม.) (1.63)

ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะของพลาสมาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของพาหะ เนื่องจากการชนของพาหะแทบไม่มีบทบาทเลย การพึ่งพาอุณหภูมิของการนำไฟฟ้าของพลาสมาจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนT 3/2

ดังนั้นพลาสมาที่ได้รับความร้อนเพียงพอจึงเป็นตัวนำที่ดี

ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิ T  10 8 K ซึ่งทำได้ในการติดตั้งปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะของพลาสมาจะมีค่าอยู่ในลำดับ   10 9 1/(โอห์มm) ซึ่งเป็นลำดับของ ขนาดที่สูงกว่าค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำโลหะที่ดีที่สุด

เมื่อพลาสมาถูกนำเข้าสู่สนามแม่เหล็ก อิเล็กตรอนและไอออนจะเริ่มเคลื่อนที่ไปตามเส้นเกลียว โดยบิดไปรอบเส้นสนามแม่เหล็กด้วยความถี่ของอิเล็กตรอน

(1.64)

และสำหรับไอออนนั้น

, (1.65)

โดยที่ B คือการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก

ความสามารถของสนามแม่เหล็กในการป้องกันไม่ให้พลาสมาแพร่กระจายถูกนำมาใช้ในการติดตั้งเพื่อดำเนินการฟิวชั่นแสนสาหัสในพลาสมาไฮโดรเจนอุณหภูมิสูงที่ T  10 8 K

ในปี ค.ศ. 1836 ไมเคิล ฟาราเดย์ได้ตีพิมพ์คุณลักษณะเชิงปริมาณที่ได้รับทางคณิตศาสตร์ของอิเล็กโทรลิซิส ความสัมพันธ์ที่ค้นพบระหว่างปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์และปริมาณของสารที่ปล่อยออกมา ต่อมาเรียกว่ากฎของฟาราเดย์สำหรับอิเล็กโทรไลซิส

กฎหมายฉบับที่หนึ่ง

หากผ่านสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต ไฟฟ้าในช่วงเวลาหนึ่ง ทองแดงจำนวนเล็กน้อยจะถูกปล่อยออกมาที่แคโทด อย่างไรก็ตาม หากคุณใช้กระแสไฟฟ้าที่สูงกว่า ทองแดงจะเกิดขึ้นที่แคโทดในปริมาณที่เท่ากัน เมื่อเวลาเพิ่มขึ้นและความเข้มกระแสเท่ากัน ปริมาณทองแดงก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

ฟาราเดย์ได้สร้างความสัมพันธ์ระหว่างมวลของสสาร ความแรงในปัจจุบัน และเวลา ในทางคณิตศาสตร์ความสัมพันธ์นี้แสดงดังนี้:

• m คือมวลของสาร
• k - เทียบเท่าเคมีไฟฟ้า
• ฉัน - ความแข็งแกร่งในปัจจุบัน
• ที - เวลา

ค่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าคือมวลของสารที่เกิดขึ้นเมื่อกระแส 1 A ผ่านอิเล็กโทรไลต์ในหนึ่งวินาที แสดงเป็นอัตราส่วนของมวลของสารต่อปริมาณไฟฟ้าหรือ g/C

ผลคูณของกระแสและเวลาแสดงปริมาณไฟฟ้า: q = It นี่คือประจุไฟฟ้าที่วัดเป็นคูลอมบ์ (หนึ่งแอมแปร์ต่อวินาที) ประจุไฟฟ้าสะท้อนถึงความสามารถของร่างกายในการเป็นแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและมีส่วนร่วมในปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

ดังนั้นสมการของฟาราเดย์จึงอยู่ในรูปแบบ:

ข้าว. 2. กฎข้อแรกของฟาราเดย์

กฎข้อแรกของฟาราเดย์ว่าด้วยกระแสไฟฟ้า: มวลของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์

กฎข้อที่สอง

ฟาราเดย์ส่งกระแสไฟฟ้าที่มีความแรงเท่ากันผ่านอิเล็กโทรไลต์ต่าง ๆ สังเกตว่ามวลของสารบนอิเล็กโทรดไม่เท่ากัน หลังจากชั่งน้ำหนักสารที่ปล่อยออกมา ฟาราเดย์สรุปว่าน้ำหนักขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของสาร ตัวอย่างเช่น สำหรับไฮโดรเจนทุกกรัมที่ปล่อยออกมา จะมีเงิน 107.9 กรัม ทองแดง 31.8 กรัม นิกเกิล 29.35 กรัม

จากข้อมูลที่ได้รับ ฟาราเดย์ได้กฎข้อที่สองของอิเล็กโทรไลซิส: มวลสำหรับปริมาณไฟฟ้าที่แน่นอน องค์ประกอบทางเคมีที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลที่เท่ากันขององค์ประกอบ มีค่าเท่ากับมวลของหนึ่งเทียบเท่า - ปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยาหรือแทนที่อะตอมไฮโดรเจน 1 โมลใน ปฏิกริยาเคมี:

• μคือมวลโมลของสาร
• z คือจำนวนอิเล็กตรอนต่อไอออน (จำนวนเวเลนซ์ของไอออน)

หากต้องการปล่อยสารที่เทียบเท่ากับหนึ่งโมล จะต้องใช้พลังงานไฟฟ้าเท่ากันคือ 96485 C/mol หมายเลขนี้เรียกว่าเลขฟาราเดย์ และมีสัญลักษณ์เป็นตัวอักษร F

ตามกฎข้อที่สอง ค่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลที่เท่ากันของสาร:

k = (1/F) μeq หรือ k = (1/zF) μ

ข้าว. 3. กฎข้อที่สองของฟาราเดย์

กฎสองข้อของฟาราเดย์สามารถแปลเป็นได้ สูตรทั่วไป: m = (q / F) ∙ (μ/z)

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

ฟาราเดย์ซึ่งทำปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสของสารต่าง ๆ ได้กฎสองข้อมา ตามกฎข้อแรก มวลของสารที่สะสมอยู่บนอิเล็กโทรดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์: m = kq กฎข้อที่สองสะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างค่าเคมีไฟฟ้าที่เทียบเท่ากับมวลที่เทียบเท่าของสาร: k = (1/F) μ eq เทียบเท่าเคมีไฟฟ้า - ปริมาณของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างทางผ่านของหน่วยไฟฟ้า มวลที่เท่ากันคือปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน 1 โมล