Дата публикации: 30.07.2024 17:00
Просмотров: 44

Второй закон Фарадея

Второй закон Фарадея описывает связь между количеством электричества, прошедшего через электролит, и массой различных веществ, которые осаждаются или растворяются на электродах. Этот закон был также сформулирован Майклом Фарадеем в 1834 году и является дополнением к первому закону.

 

Формулировка Второго закона Фарадея

Второй закон Фарадея гласит:

 

"Массы различных веществ, осаждаемых или растворяемых на электродах при прохождении одного и того же количества электричества, пропорциональны их химическим эквивалентам."

 

Математическое выражение

Математически второй закон Фарадея можно выразить следующим образом:

 

m1m2=E1E2

 

где:

  • m1 и m2 — массы различных веществ, осаждаемых или растворяемых при прохождении одного и того же количества электричества,
  • E1 и E2 — их химические эквиваленты.

 

Химический эквивалент

Химический эквивалент E вещества — это масса вещества, которая эквивалентна одному молю электронов. Он вычисляется как:

 

E=Mn

 

где:

  • M — молярная масса вещества,
  • n — число электронов, участвующих в реакции (валентность иона).

 

Объединение с первым законом

Объединяя первый и второй законы Фарадея, можно получить полное выражение для массы осаждаемого вещества:

 

m=MQnF

 

где:

  • m — масса осаждаемого вещества,
  • M — молярная масса вещества,
  • Q — общее количество электричества (заряд),
  • n — число электронов, участвующих в реакции,
  • F — постоянная Фарадея.

 

Примеры и применения
  1. Электролиз водных растворов солей: При электролизе растворов солей, таких как хлорид натрия (NaCl), можно предсказать, сколько натрия и хлора выделится на электродах при прохождении определенного количества электричества.

  2. Электрохимическое осаждение металлов: Если через раствор соли одного металла пропустить определенное количество электричества, то, зная химический эквивалент этого металла, можно рассчитать массу осаждаемого металла.

  3. Сравнительный анализ различных веществ: Второй закон позволяет сравнивать массы различных веществ, которые могут быть осаждены или растворены при одинаковом количестве электричества. Например, он показывает, что при прохождении одного и того же количества электричества, масса осажденного серебра будет больше, чем масса осажденного меди, из-за различий в их химических эквивалентах.

 

Пример расчета

Рассмотрим пример расчета масс меди и серебра, осажденных при прохождении одного и того же количества электричества через растворы их солей.

  • Молярная масса меди (Cu) MCu=63.5г/моль
  • Молярная масса серебра (Ag) MAg=107.9г/моль
  • Валентность меди nCu=2
  • Валентность серебра nAg=1

Химический эквивалент меди:


ECu=MCunCu=63.52=31.75г/моль

 

Химический эквивалент серебра:


EAg=MAgnAg=107.91=107.9г/моль

 

Теперь, используя второй закон Фарадея, можно рассчитать массы меди и серебра, осажденных при одинаковом количестве электричества:

 

mCumAg=ECuEAg=31.75107.9

 

Таким образом, если масса осажденного серебра mAg=1г, то масса осажденной меди будет:

 

mCu=31.75107.9×1=0.294г

 

Заключение

Второй закон Фарадея является фундаментальным принципом электрохимии, позволяющим количественно анализировать процессы электролиза. Он играет ключевую роль в промышленности, лабораторной практике и научных исследованиях, помогая предсказывать и контролировать осаждение и растворение различных веществ в электролитических процессах.


Proxy6.net - Быстрые и безопасные прокси

Понравилась статья? Поделись с друзьями!