Химическое действие электрического тока. Законы Фарадея. Диффузия в растворах электролитов

Химическое действие электрического тока заключается в том, что, проходя через растворы солей, кислот и щелочей, он разлагает их на составные части. Это действие электрического тока называется электролизом.

Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, осаждённого на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Под количеством электричества имеется в виду электрический заряд, измеряемый, как правило, в кулонах.

Второй закон электролиза Фарадея: для данного количества электричества (электрического заряда) масса химического элемента, осаждённого на электроде, прямо пропорциональна эквивалентной массе элемента. Эквивалентной массой вещества является его молярная масса, делённая на целое число, зависящее от химической реакции, в которой участвует вещество.

Законы Фарадея можно записать в виде следующей формулы:

где:

· m — масса осаждённого на электроде вещества в граммах

· Q — полный электрический заряд, прошедший через вещество

· F = 96 485,33(83) Кл·моль⁻¹ — постоянная Фарадея

· M — молярная масса вещества (Например, молярная масса воды H₂O = 18 г/моль)

· z — валентное число ионов вещества (число электронов на один ион).

Заметим, что M/z — это эквивалентная масса осаждённого вещества.

Для первого закона Фарадея M, F и z являются константами, так что чем больше величина Q, тем больше будет величина m.

Для второго закона Фарадея Q, F и z являются константами, так что чем больше величина M/z (эквивалентная масса), тем больше будет величина m.

В простейшем случае постоянного тока электролиза приводит к:

и тогда

где:

· n — выделенное количество вещества («количество молей»): n = m/M

· t — время действия постоянного тока в секундах.

В более сложном случае переменного электрического тока полный заряд Q тока I () суммируется за время :

Здесь t — полное время электролиза. Обратите внимание, что тау используется в качестве переменной, ток I является функцией от тау.^[2]

Диффузиейназывается процесс самопроизвольного выравнивания химического потенциала в изотермической системе. В случае, если химический потенциал вещества зависит только от его концентрации, диффузия описывается законом Фика:

, (5 - 1)

где J_i - диффузионный поток вещества i, представляющий собой количество (или массу) вещества, проходящего через единичную поверхность, расположенную перпендикулярно потоку, за единицу времени, gradC_i - градиент концентрации, D_i - коэффициент диффузии, зависящий от типа растворенного вещества, растворителя и температуры.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: