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

Általános megfogalmazás

Az elektrolízis Faraday-féle törvénye az alábbiak szerint megadja, hogy milyen kapcsolat van az elektrolízis során az elektródákon kiváló anyag mennyisége és az elektroliton áthaladó elektromos töltésmennyiség között, illetve ezt a kapcsolatot hogyan befolyásolja az adott közeg anyagi minősége (a moláris tömeg, az ion töltésszáma).^[2] Az összefüggés szerint:

${\displaystyle m\ =\ {\frac {QM}{Fz}}}$, ahol

${\displaystyle m}$ az elektrolízis során képződő anyag tömege grammokban.

${\displaystyle Q}$ az elektromos töltésmennyiség (mértékegysége: coulomb)

${\displaystyle F}$ = 96 485 C/mol a Faraday-állandó

${\displaystyle M}$ az anyag moláris tömege

${\displaystyle z}$ az oxidációs szám változása

Egyenáramú elektrolízis esetén a ${\displaystyle t}$ idő alatt átáramló töltésmennyiség az áramerősség (${\displaystyle I}$) és az idő szorzata: ${\displaystyle Q=It}$, így

${\displaystyle m\ =\ {\frac {ItM}{Fz}}}$.

A képződő anyagmennyiség mólban kifejezve: ${\displaystyle n=m/M}$, tehát:

${\displaystyle n\ =\ {\frac {It}{Fz}}}$.

Időben változó elektromos áram esetén az elektromos töltésmennyiség az elektromos áram idő szerinti integrálja:

${\displaystyle Q=\int _{0}^{t}I(\tau )\ d\tau }$,

ahol ${\displaystyle t}$ az elektrolízis teljes ideje, az ${\displaystyle I}$(${\displaystyle \tau }$) pedig az elektromos áram idő szerinti függvénye.^[3]

Ötvözetekre

${\displaystyle m\ =\ {\frac {Q}{F\cdot \sum \limits _{i}{\frac {w_{i}z_{i}}{M_{i}}}}}}$,

ahol ${\displaystyle w_{i}=m_{i}/m}$ a tömegtört.

A törvény szemléletes jelentése

Az elektrolízis Faraday-féle törvénye kétféle módon is szemléltethető.

Az úgynevezett első törvény (Faraday első elektrolízis-törvénye) szerint:

Az elektrolízis során az elektródokon képződő anyag tömege arányos az áthaladó elektromos töltésmennyiséggel. Eszerint mivel adott anyag eseten ${\displaystyle M}$ és ${\displaystyle z}$ konstansok, minél nagyobb a ${\displaystyle Q}$ értéke, annál több anyag fog képződni (${\displaystyle m}$).

Faraday második elektrolízis-törvénye szerint adott elektromos töltésmennyiséggel elektrolizált anyag mennyisége arányos az anyag kémiai egyenértéksúlyával, ami ${\displaystyle M/z}$. Ebben a megfogalmazásban a ${\displaystyle Q}$ a konstans, tehát minél nagyobb az ${\displaystyle M/z}$, annál több anyag fog képződni (${\displaystyle m}$).

Más szavakkal: azonos töltésmennyiség különböző elektrolitokból kémiailag egyenértékű anyagmennyiséget választ ki.

Jegyzetek

További információk

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

Kapcsolódó oldalak

• Michael Faraday

Fordítás

• 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. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.