Понимание первого закона законов электролиза Фарадея

Понимание первого закона электролиза Фарадея

Электролиз для многих может показаться сложным термином, глубоко зарытым в учебниках по химии для старших классов. Тем не менее, это процесс, невероятно важный для различных промышленных применений. Центральное место в электролизе занимают законы Фарадея, первый из которых мы разберем сегодня. И не волнуйтесь — мы сделаем все увлекательным и понятным, с примерами из реальной жизни и небольшим количеством историй.

Первый закон Фарадея: Формула

Первый закон электролиза, предложенный блестящим Майклом Фарадеем, гласит: Масса вещества, измененного на электроде в процессе электролиза, прямо пропорциональна числу молей электронов (количеству электричества), переданного на этом электроде.

Это представлено уравнением:

Где:

• m: Масса вещества, осажденного или выделившегося на электроде (измеряется в граммах)
• Z: Электрохимический эквивалент вещества (измеряется в граммах на Кулон)
• В: Полный электрический заряд, прошедший через вещество (измеряется в кулонах)

Разделение входов и выходов

1. Масса (м)

Представьте, что вы пытаетесь покрыть ювелирное изделие золотом. Золото, которое оседает на ювелирном изделии, и есть то, что мы называем массой в нашей формуле. Единицей измерения здесь являются граммы.

2. Электрохимический эквивалент (Z)

Электрохимический эквивалент немного труднопроизносим, но, проще говоря, это константа, которая варьируется от вещества к веществу. Она определяет, сколько вещества осаждается или высвобождается, когда через него проходит один кулон заряда. Например, электрохимический эквивалент серебра составляет приблизительно 0,001118 грамма на кулон.

3. Электрический заряд (Q)

Этот ввод — это общий заряд, прошедший через электролит, измеряемый в кулонах. Если представить это как воду, текущую по трубе, это будет общий объем протекшей воды.

Практический пример

Давайте проиллюстрируем на примере. Предположим, вы хотите определить количество меди, осажденной на электроде, когда заряд в 96500 кулонов проходит через раствор меди. Электрохимический эквивалент меди (Z) составляет приблизительно 0,000329 грамма на Кулон.

Следовательно, когда мы пропускаем 96500 Кулонов заряда через раствор меди, на электроде осаждалось около 31,756 грамма меди.

Значение в повседневной жизни

Первый закон Фарадея не ограничивается только лабораториями. Это принцип, лежащий в основе гальванопокрытия, когда металл наносится на объект для улучшения его внешнего вида или устойчивости к коррозии. От хромирования автомобильных бамперов до позолоченных ювелирных изделий — области применения огромны. Даже производство различных химикатов зависит от этого принципа, что подчеркивает его значимость.

Проверка данных

Важно отметить, что масса вещества и общий электрический заряд должны быть больше нуля. В противном случае формула будет недействительной и вернет сообщение об ошибке.

Часто задаваемые вопросы

В: Что произойдет, если я использую отрицательные значения для заряда или электрохимического эквивалента?

A: Формула вернет «Недопустимые входные данные». И электрический заряд, и электрохимический эквивалент должны быть положительными значениями, чтобы расчет имел смысл.

В: Можно ли применять эту формулу ко всем веществам?

A: Да, если известен электрохимический эквивалент вещества.

Резюме

Первый закон законов электролиза Фарадея — это фундаментальная концепция, которая связывает теоретическую химию с практическими приложениями. Понимая входы и то, как они коррелируют с выходом, мы можем с точностью предсказать поведение веществ при электролизе. Независимо от того, являетесь ли вы студентом, профессионалом или просто любопытным человеком, эта формула открывает двери для увлекательных научных исследований.

Tags: электролиз, Химия, Фарадей