Faraday elektrolízis-törvényei

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Michael Faraday, by Thomas Phillips c1841-1842

Faraday elektrolízis-törvényei mennyiségi összefüggések, amelyek Michael Faraday 1834-ben publikált elektrokémiai kutatásain alapulnak.[1]

A törvények ismertetése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A törvényeknek különböző változatait megtalálhatjuk könyvekben és tudományos folyóiratokban. A legáltalánosabb szövegezések talán az alábbiak:

Faraday első elektrolízis-törvénye: Az elektrolízis során az elektródokon képződő anyag tömege (m) arányos az áthaladó elektromos töltésmennyiséggel (Q). Az elektromos töltésmennyiséget általában coulomb-ban szokás megadni, és nem azonos az elektromos árammal.
Faraday második elektrolízis-törvénye: Adott elektromos töltésmennyiséggel elektrolizált anyag mennyisége arányos az anyag kémiai egyenértéksúlyával. Más szavakkal: azonos töltésmennyiség különböző elektrolitokból kémiailag egyenértékű anyagmennyiséget választ ki.

Matematikai formulák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Faraday két törvénye összefoglalható egyetlen képlettel:

m \ = \ ({ Q \over F })({ M \over z })

ahol

m az elektrolízis során képződő anyag mennyisége
Q az elektromos töltésmennyiség
F = 96 485 C/mol a Faraday-állandó
M az anyag moláris tömege
z az oxidációsszám változása

Megjegyzés: M / z az anyag kémiai egyenértéksúlya.

Faraday első törtvényében az M, az F és z konstansok, tehát minél nagyobb a Q értéke, annál több anyag fog képződni (m).

Faraday második törvényében a Q, az F és z konstansok, tehát minél nagyobb az M / z (kémiai egyenértéksúly), annál több anyag fog képződni (m).

Egyenáramú elektrolízis esetén  Q = I t , amelyből következik, hogy

m \ = \ ({ I t\over F })({ M \over z })

amelyből következi, hogy

n \ = \ ({ I t\over F })({ 1 \over z })

ahol

n a képződő anyagmennyiség mólban kifejezve: n  = m / M
t a teljes idő, ameddig az egyenáramot alkalmaztuk.

A bonyolultabb, változó elektromos áram esetén az elektromos töltésmennyiség (Q) az elektromos áram (I(\tau)) idő (\tau) szerinti integrálja:

 Q = \int_0^t I(\tau) \ d \tau

Ahol t az elektrolízis teljes ideje. Megjegyzés: a zárójel az I(\tau) képletben nem szorzást jelent, hanem az áram az egy idő (\tau) szerinti függvény.[2]

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Ehl, Rosemary Gene, Ihde, Aaron (1954.). „Faraday's Electrochemical Laws and the Determination of Equivalent Weights”. Journal of Chemical Education 31 (May), 226 – 232. o.  
  2. For a similar treatment, see Strong, F. C. (1961.). „Faraday's Laws in One Equation”. Journal of Chemical Education 38, 98. o.  

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Serway, Moses, and Moyer, Modern Physics, third edition (2005).

Kapcsolódó oldalak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Forrás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Faraday's laws of electrolysis című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.