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.
Физико-химические свойства нефти, газа, воды и их смесей
...
Двухупаковочные полиуретановые лакокрасочные материалы
Ни
один класс пленкообразователей не обладает таким многообразием свойств, как
полиуретаны (ПУ), которые позволяют получать покрытия с заранее заданными
свойствами.
В
настоящее время н ...
Жидкофазный металлокомплексный катализ
Все реакционные системы
принято делить на гомофазные и гетерофазные. В первом случае в реакционной
системе отсутствуют границы раздела фаз. Катализатор и реагенты находятся в
одной фазе и в ...