ファラデーの電気分解の法則
ファラデーの電気分解の法則は、マイケル ファラデーが 1836 年に発表した電気化学研究に基づいた定量的な関係です。
これらの法則は、放出される物質の量と物質の量との関係を決定します。 電気分解中 そして電解質を通過した電気の量。ファラデーの法則は 2 つあります。科学文献や教科書では、これらの法則についてさまざまな表現がされています。
電解 — 通過中にその構成物質が電解質から放出される 電気… たとえば、弱酸性の水に電流が流れると、水はその構成要素であるガス（酸素と水素）に分解されます。
電解質から放出される物質の量は、電解質を通過する電気量、つまり電流の強さと電流が流れる時間の積に比例します。したがって、電気分解の現象は、電流の強さを測定し、電流の強さを決定するのに役立ちます。 現在の単位.
電解質 — 溶液、一般的には電流を流す複雑な液体。バッテリーの電解液は、硫酸溶液 (鉛溶液)、または苛性カリまたは苛性ソーダ溶液 (鉄ニッケル溶液) です。ガルバニ電池では、あらゆる化合物の溶液 (アンモニア、硫酸銅など) も電解質として機能します。
マイケル・ファラデー (1791 - 1867)
マイケル・ファラデー (1791 — 1867) — イギリスの物理学者、電磁現象に関する現代学説の創始者。彼は製本工房の見習いとして社会人生活を始めました。彼は初等教育しか受けていませんでしたが、独立して科学を勉強し、化学者デヴィの研究室助手として働き、偉大な科学者、最も偉大な実験物理学者の一人になりました。
ファラデーは心を開いた 電磁誘導現象、電気分解の法則は、電界と磁界の理論を発展させ、確立しました。 現代の電磁場の概念の基礎… 彼は、電磁現象の振動、波動の性質についての考えを持った最初の科学者でした。
ファラデーの電気分解の第一法則
電気分解中に電極上に析出する物質の質量は、その電極に伝達される (電解質を通過した) 電気の量に直接比例します。電気量とは、通常ペンダントで測定される電荷の量を指します。
ファラデーの電気分解の第 2 法則
所定の電気量（電荷）の場合、電気分解中に電極上に析出する化学元素の質量は、その元素の等価質量に正比例します。物質の等価質量は、物質が関与する化学反応に応じて、そのモル質量を整数で割ったものです。
また
同じ量の電気があれば、電気分解中に電極上に等価質量の異なる物質が放出されます。任意の物質と同等の 1 モルを遊離するには、同じ量の電気、つまり 96485 ℃を費やす必要があります。この電気化学定数はと呼ばれます。 ファラデー数.
数学的な形式のファラデーの法則
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mは電極上に堆積した物質の質量です。
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Q は、電気分解中に通過したペンダント内の総電荷の値です。
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F = 96485.33 (83) C / mol — ファラデー数。
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M は元素のモル質量 (g/mol) です。
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z — 物質のイオンの価数 (イオンあたりの電子)。
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M / z — 電極に適用される物質の等価質量。
ファラデーの電気分解の第一法則に当てはめると、M、F、z は定数であるため、Q が大きいほど m も大きくなります。
ファラデーの電気分解の第 2 法則に関して、Q、F、z は定数であるため、M / z が大きいほど、m も大きくなります。
直流の場合は、
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n は電極上に放出されたモル数 (物質の量) です: n = m / M。
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t は電解液を直流が通過する時間です。交流の場合、総電荷量は時間の経過とともに合計されます。
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t は総電気分解時間です。
ファラデーの法則の適用例
不活性陽極による硫酸ナトリウム水溶液の電気分解中の陰極と陽極での電気化学プロセスの方程式を書く必要があります。この問題の解決策は次のとおりです。溶液中では、硫酸ナトリウムは次のスキームに従って解離します。
このシステムの標準電極電位は次のとおりです。
これは、中性媒体中の水素電極 (-0.41 V) よりもはるかに負の電位レベルです。したがって、負極 (カソード) では、次のスキームに従って水素と水酸化物イオンの放出によって水の電気化学的解離が始まります。
そして、マイナスに帯電した陰極に近づくプラスに帯電したナトリウムイオンは、陰極の近く、溶液の隣接部分に蓄積します。
次のスキームに従って、水の電気化学的酸化が正極 (アノード) で発生し、酸素が放出されます。
このシステムでは、標準電極電位は +1.23 V であり、次のシステムで見られる標準電極電位よりもかなり低くなります。
負に帯電した硫酸イオンが正に帯電したアノードに向かって移動すると、アノード近くの空間に蓄積します。