§ 35. Электрычны ток у электралітах

Закон электролізу Фарадэя. Закон электролізу быў эксперыментальна ўстаноўлены Фарадэем у 1833 г.

Маса m рэчыва, што выдзелілася на электродзе, прама прапарцыянальная электрычнаму зараду q, які прайшоў праз электраліт:

m = kq.

(1)

У формуле (1) каэфіцыент прапарцыянальнасці k называюць электрахімічным эквівалентам дадзенага рэчыва. Ён лікава роўны масе рэчыва, якое выдзеліліся на адным з электродаў пры праходжанні праз электраліт адзінкавага электрычнага зараду. У СІ электрахімічны эквівалент вымяраюць у кілаграмах на кулон open parentheses кг over Кл close parentheses. Значэнні электрахімічных эквівалентаў некаторых рэчываў прыведзены ў табліцы.

Электрахімічны эквівалент рэчыва

 
Рэчыва k, 10–8 кг over Кл Рэчыва k, 10–8 кг over Кл
Алюміній 9,32 Нікель (двухвалентны) 30,4
Вадарод 1,04 Нікель (трохвалентны) 20,3
Кісларод 8,29 Хлор 36,7

Медзь

(аднавалентная)		 65,9 Хром 18,0

Медзь

(двухвалентная)		 32,9 Цынк 33,9

Паколькі q = It, дзе I — сіла току, t — прамежак часу проходжання току праз электраліт, то 

m = kIt.

Ад тэорыі да практыкі

Нікеліраванне вырабу двухвалентным нікелем ажыццяўлялася на працягу прамежку часу t = 20 мін пры сіле току I = 15 А. Вызначце масу слоя нікелю, які асеў на вырабе.

Масу m рэчыва, што выдзелілася на электродзе пры праходжанні праз электраліт электрычнага зараду q, можна вызначыць, ведаючы масу m0 аднаго іона і колькасць N іонаў, якія аселі на гэтым электродзе:

m equals m subscript 0 N, m subscript 0 equals M over N subscript straight А,

дзе М — малярная маса выдзеленага рэчыва, NA — пастаянная Авагадра.

Тады колькасць іонаў: N equals m over m subscript 0 equals fraction numerator m N subscript straight А over denominator M end fraction.

З другога боку, колькасць іонаў, якія нейтралізаваліся на электродзе:

N equals q over q subscript 0,

дзе q0 — зарад аднаго іона. Паколькі зарад іона q0 кратны элементарнаму зараду е, то q0 = en, дзе n — валентнасць іона. 

Значыць, fraction numerator m N subscript straight А over denominator M end fraction equals fraction numerator q over denominator e n end fraction і

m equals fraction numerator M over denominator e n N subscript straight А end fraction q.

(2)

Параўнаўшы формулы (2) і (1), атрымаем

k equals fraction numerator M over denominator e n N subscript straight А end fraction.

(3)

Паколькі NA і е — універсальныя пастаянныя, то фізічную велічыню  F equals N subscript straight А e equals 9 comma 65 times 10 to the power of 4 space Кл over моль у гонар М. Фарадэя назвалі пастаяннай Фарадэя.

Такім чынам, формулу (3) для вызначэння электрахімічнага эквівалента рэчыва можна запісаць у выглядзе:

k equals fraction numerator M over denominator F n end fraction.

Выкарыстоўваючы закон электролізу, можна вызначыць значэнне зараду электрона ў школьнай лабараторыі. Дапусцім, што I — сіла току, які проходзіў праз электраліт на працягу прамежку часу (можна вымераць амперметрам). Пры гэтым на электродзе выдзелілася рэчыва, маса якога m (можна вымераць, узважыўшы электрод перад і пасля праходжання току праз электраліт). Тады модуль зараду электрона вызначаюць па формуле:

e equals fraction numerator M over denominator N subscript straight А m n end fraction I t.