Prawa elektrolizy Faraday'a.

Elektroliza - jest to przepływ prądu elektrycznego przez wodne roztwory kwasów, zasad i soli.
Dysocjacja elektrolityczna - rozpad kwasów, zasad i soli pod wpływem działania prądu na kationy i aniony.

Pierwsze prawo Faraday'a - masa substancji wydzielonej na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu płynącego przez elektrolit i do czasu trwania elektrolizy.

m = k J t

gdzie:

k - równoważnik elektrochemiczny

[k] = kg/A s

Równoważnik ten jest charakterystyczny dla danej substancji i określa nam masę substancji wydzielonej na elektrodzie, przy przepływie prądu elektrycznego o natężeniu 1 ampera (A) w czasie 1 sekundy (s).

Osadzanie się substancji wchodzących w skład elektrolitu na elektrodach pozwoliło na wykorzystanie tego procesu w galwanizacji, czyli pokrywaniu różnych materiałów powłokami metalowymi oraz w przemyśle elektrochemicznym do uzyskiwania czystych metali.

W wyniku elektrolizy możemy otrzymywać gazy, np.: O₂ i H₂.

Z pierwszego prawa elektrolizy wynika, że masa wydzielona na elektrodzie jest proporcjonalna do ładunku, który przepłynął przez elektrolit.

m = k q

Podczas elektrolizy na elektrodzie odkładają się jony przenoszące ładunki elektryczne, stąd masa wydzielana na elektrodzie będzie proporcjonalna do masy jonu (m_j) oraz ilości jonów (n) przyłączonych do elektrody:

m = m_j n

Jeżeli całkowity ładunek oddany przez jon oznaczymy (q), a ładunek jonu (we), to liczba odłożonych jonów n, wyrażona będzie wzorem:

n = q/w e

e - ładunek elektronu
w - wartościowość

m = (m_j q)/(w e)

Masę jednego jonu każdej substancji możemy obliczyć dzieląc masę molową (u) przez liczbę awogadra (Na), która wynosi 6.022 x 10²³ [1/mol]. stąd masa jednego jonu:.

m_j = u/Na

m = (u q)/(Na we)

Ze wzoru wynika, że masa jest proporcjonalna do ładunku, stąd równoważnik elektrochemiczny:

k = u/(Na w e)

Z powyższego wzoru widzimy, że cztery wielkości charakteryzują daną substancję. Masa molowa, liczba awogadra, ładunek elektronu i wartościowość. Dwie wielkości są stałe: Na i e. Stąd wpływ maja u i w.
Iloczyn dwóch stałych wielkości Na i e został nazwany stałą Faradaya (F).

F = Na e

[F] = c/mol

k = u/(w F)

Powyższy wzór wyraża nam drugie prawo elektrolizy Faraday'a

Druga prawo Faraday'a - równoważnik elektrochemiczny jest wprost proporcjonalny do masy molowej tej substancji, a odwrotnie proporcjonalny do iloczynu stałej Faraday'a i wartościowości.

---