17. Фарадей заңының формуласын және ток бойынша зат шығымын есептеу формуласына мысал келтіріп, түсіндіріңіз. Электролиз кезінде ерітіндіден өткен электр тогының мөлшері электродта әрекетке ұшыраған зат мөлшерінің арасындағы байланыс Фарадей заңдарымен сипатталады.
Фарадейдің бірінші заңы.Электролиз кезінде электродта бөлінетін заттардың массасы (∆m) тізбектен өткен электр тоғының мөлшеріне тура пропорционал:
∆m = Kэ · Q = Kэ · I · t (7.1) мұнда: ∆m - бөлінетін заттардың массасы; Kэ - пропорционалдық коэффициент; Q - электр тоғының мөлшері (Q = I · τ); I - ток күші; τ - электролиз уақыты.
Егер (1)-теңдеудегі ток күшін ампермен (А), ал электролиз уақытын сағатпен (сағ.) өлшесек, онда ∆m = Kэ = q, Iτ = 1A· сағ.
Бұл жағдайда пропорционалдық коэффициент Kэ электрохимиялық эквивалент (q) деп аталады Ол тізбектен І А тоқ 1 сағат бойы өткенде бөлінетін заттың мөлшерін көрсетеді.
Фарадейдің екінші заңы. Әртүрлі электролиттерден бірдей электр тоғының бірдей мөлшері өткенде электродтарта химиялық өзгерістерге ұшырайтын заттардың массасы (∆m), олардың химиялық эквивалентінің массасына М(Э) тура пропорционал:
∆m1/М(Э1) = ∆m2/М(Э2) = ∆m3/М(Э3) (7.2)
Химияның жалпы курсынан белгілі, кез келген элементтің химиялық эквивалентінің массасы, атомның молекулярлық массасының М(А) оның валенттілігіне немесе атомдар әрекеттескенде химиялық реакцияға қатысатын электрондардың санына (n) қатынасымен анықталады М(Э) = М(А)/n.
Сөйтіп, Фарадейдің екінші заңы, тізбектен өткен электр тоғының мөлшері мен электродта химиялық өзгеріске ұшыраған заттардың массасының байланыстылығы, ол заттардың табиғатына тәуелді екендігін көрсетеді.
Фарадей заңы бойынша, егер қосымша реакциялар жүрмейтін болса, электродтарда кез келген заттың бір эквиваленті бөлінуі үшін керекті электр тоғының мөлшері, ол заттың табиғатына, тоқ күшіне электродтардың және электролизердің материалына байланысты емес. Бұл электр тоғының мөлшері – Фарадей тоғыдеп аталып Ғ - (Фарадей тұрақтылығы) деп белгіденеді, ал ол:
Ғ = 96491,2 ≈ 96500 кулон = 26,8 А · сағ. (7.3)
Фарадей заңы бойынша электрохимиялық эквивалент химиялық эквивалентке тәуелді.
Электрохимиялық эквивалент мына теңдеумен анықталады:
