ФІЗИКА. Вчимося розв'язувати задачі. "ЕЛЕКТРИКА І МАГНЕТИЗМ". Компенсаційний курс

Розділ ІІ. Постійний електричний струм

1.5. Електроліз

Електричний струм у рідинах (електролітах) підпорядковується тим самим загальним законам, що і в твердих провідниках. Але носіями струму в рідинах є не електрони, а іони, тому

електричний струм в електролітах супроводжується перенесенням не лише заряду, а й маси (речовини).

При цьому відбуваються специфічні процеси, що називаються електролізом. Зокрема, на опущених в електроліт металевих пластинах-електродах іони-носії струму вступають в окисно-відновні реакції з утворенням нейтральних атомів, або зв'язаних груп атомів. Кількість речовини, що при цьому утворюється, визначають два закони електролізу або закони Фарадея.

Перший закон електролізу стверджує:

маса речовини, що виділяється на електроді, є прямо пропорційна до величини заряду, який пройшов через електроліт:

m = kq,

(2.29)

де коефіцієнт пропорційності k, називається електрохімічним еквівалентом і є табличною характеристикою речовини. Її номінальною мірою є (кг/Кл), але зазвичай використовують (мг/Кл).

Вираз (2.29) записують також і через силу струму I в електроліті та час його пропускання t:

m = kIt.

(2.29а)

Величина k є прямо пов'язана з хімічним еквівалентом $\chi $ – відношенням молярної M (чи атомної А) маси речовини до її валентності n в електроліті. Цей зв'язок виражає другий закон електролізу:

електрохімічний еквівалент речовини є прямо пропорційний її хімічному еквіваленту:

$k=\frac{1}{F}\cdot\frac{M}{n}$.

(2.30)

Величина F називається числом або сталою Фарадея. Вона є фунаментальною сталою

F = eN₀

(2.31)

(e – елементарний заряд, N₀ – стала Авогадро) і дорівнює F = 9,65·10⁴ Кл/моль.

Закони Фарадея (2.29) і (2.30) сукупно подають як об'єднаний закон електролізу:

$m=\frac{1}{F}\cdot\frac{M}{n}\cdot{It}$.

(2.32)