Количественные соотношения при электролизе были исследованы английским физиком М. Фарадеем и описаны двумя законами.
Первый закон Фарадея. Масса веществ, выделяющихся на электродах, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит.
m = k· Q, где
Q - количество электричества (Кл),
k - константа, электрохимический эквивалент.
Так как Q = I· t, то m = k· I· t, где
I - сила тока в амперах (А);
t - продолжительность электролиза в секундах (с).
Второй закон Фарадея. Равные количества электричества выделяют при электролизе из различных электролитов эквивалентные количества вещества.
nэк.(A) = nэк.(B) или
Для восстановления на катоде и окисления на аноде 1 моль эквивалентов вещества через электролит должно пройти 96500 кулонов электричества. Это количество электричества называют числом Фарадея (F).
F = I· t = 96500 Кл/моль.
Оба закона можно свести в одну формулу:
где m - масса вещества (г);
Mэк. - молярная масса эквивалентов выделившегося вещества (г/моль); где M - молярная масса выделившегося вещества (г/моль);
Z - число эквивалентности, равное числу электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления на электродах при получении 1 моль вещества.
Если необходимо рассчитать объем газа, выделившегося в процессе электролиза, то выражение законов Фарадея может быть записано следующим образом
где V° - объем выделившегося газа при н.у., (л);
Vэк. - молярный объем эквивалентов газа (л/моль);
где Vm - молярный объем газа, равный 22.4 л/моль.
В случае параллельных процессов часть количества электричества расходуется на выделение одного вещества, часть - на выделение другого. Доля общего количества электричества (в процентах), которая расходуется на выделение одного из веществ, называется выходом по току этого вещества:
Где ВТ - выход по току вещества А;
QА - количество электричества, израсходованное на превращение вещества А;
Q - общее количество электричества, прошедшее через электрод.
Так как по первому закону Фарадея
m = k· Q, то
Где mА - масса реально выделенного вещества А на электроде;
m - теоретическая масса вещества А, рассчитанная по закону Фарадея.
Анализ биологических тканей и жидкостей
Химия всегда была
связана с медициной, а в XVI-XVII в.в. практически целиком
«работала» на нее (период ятрохимии). Многие химики тех времен были по
образованию, а иногда и по роду занятий, ...
Фотохимические процессы в верхних слоях атмосферы
Атмосфера
начала образовываться вместе с формированием Земли. Некоторые геологические
процессы, например, излияния лавы при извержениях вулканов сопровождались
выбросом газов из недр Земли. ...
Характеристика сим–триазиновых пестицидов и их содержание в различных объектах окружающей среды
Возделываемые культуры обладают разной конкурентной способностью к сорнякам в борьбе за свет, влагу и питательные элементы. Чем больше экологические требования сорняков совпадают с требованиями ку ...