Закон электролиза

Ниже — кратко о Законe Фарадея об электролизе (первый и второй законы).

Что это:

• Это законы, связывающие количество вещества, осаждаемого или выделяющегося на электроде, с количеством пропущенного через электролит электричества.

1. Первый закон Фарадея (первый закон электролиза)

• Масса вещества, осаждаемого на электроде, пропорциональна количеству тока (Q), прошедшему через электролит.
• Формально: m ∝ Q; если Q = It, то m ∝ It.
• Полная формула: m = (Q · M) / (n · F)
  • M — молярная масса вещества,
  • n — число электронов, необходимых для образования 1 моля вещества (число электронов на молекулу/ион),
  • F — постоянная Фарадея (примерно 96485 C/моль).

2. Второй закон Фарадея (второй закон электролиза)

• При одном и том же количестве электричества осаждается множество веществ в отношении их эквивалентных масс.
• Эквивалентный вес E = M / n.
• Следовательно, для двух веществ m1/m2 = E1/E2.
• Также можно записать: m_i = (Q · E_i) / F = (I t · E_i) / F.

Примеры для наглядности:

• Осаждение меди из раствора Cu2+:
  • Cu2+ + 2e− → Cu; M(Cu) ≈ 63.55 г/моль, n = 2, E = M/n ≈ 31.78 г/экв.
  • При Q = F (примерно 96485 C) масса Cu: m ≈ (F · 31.78) / F = 31.78 г.
• Осаждение серебра из раствора Ag+:
  • Ag+ + e− → Ag; M(Ag) ≈ 107.9 г/моль, n = 1, E ≈ 107.9 г/экв.
  • При таком же Q масса Ag ≈ 107.9 г.
• Соотношение для разных веществ при одном и том же Q:
  • m_Cu/m_Ag = E_Cu / E_Ag ≈ 31.78 / 107.9 ≈ 0.295.

Замечания:

• Эти законы относятся к идеальным случаям: постоянный ток, чистый электролит, безside-реакций и значительных потерь. В реальности имеются эффекты перенапряжения, побочные реакции, неидеальная электролитная среда и т. п.
• Фактические формулы удобно запомнить в виде: m_i = (I t · E_i) / F, где E_i = M_i / n_i.

Если хотите, могу привести решение задачи под конкретные вещества или привести дополнительные примеры с подсчетами.