69. ЗАКОН ЭЛЕКТРОЛИЗА

При электролизе на электродах происходит выделение вещества. От чего зависит масса вещества, выделяющегося за определенное время Очевидно, что эта масса равна произведению массы одного иона на число ионов достигших электрода за время

Масса иона согласно формуле (1.5) равна:

где молярная (или атомная) масса вещества, постоянная Авогадро, т. е. число ионов в одном моле.

Число ионов, достигших электрода, равно:

— заряд, протекший через электролит за время — заряд иона, который определяется валентностью атома — модуль элементарного заряда).

При диссоциации молекул, состоящих из одновалентных атомов возникают однозарядные ионы. Например, при диссоциации молекул возникают ионы Диссоциация молекулы медного купороса ведет к появлению двухзарядных ионов так как атомы меди в данном соединении двухвалентны Подставляя в формулу (10.1) выражения (10.2) и (10.3) и учитывая, что получим:

Закон Фарадея. Обозначим через коэффициент пропорциональности между массой вещества и зарядом Тогда

— коэффициент пропорциональности, зависящий от природы вещества.

Следовательно, масса вещества, выделившегося на электроде за время при прохождении электрического тока, пропорциональна силе тока и времени.

Это утверждение, полученное нами теоретически, впервые было установлено экспериментально Фарадеем и носит название закона электролиза Фарадея.

Из формулы (10.5) видно, что коэффициент численно равен массе выделившегося на электродах вещества при переносе ионами заряда, равного I Кл. Величину называют электрохимическим эквивалентом данного вещества и выражают в килограммах на кулон

Электрохимический эквивалент имеет простой физический

Рис. 166

смысл. Так как то согласно отношению массы иона к его заряду.

Измеряя величины и можно определить электрохимические эквиваленты различных веществ.

Убедиться в справедливости закона Фарадея можно на опыте. Соберем установку, показанную на рисунке 166. Все три электролитические ванны заполнены одним и тем же раствором электролита, но токи, проходящие через них, различны. Обозначим силы токов через Тогда Измеряя массы выделившихся на электродах веществ в разных ваннах, можно убедиться, что они пропорциональны соответствующим силам тока

Постоянная Фарадея. Произведение элементарного заряда (заряда электрона) на постоянную Авогадро носит название постоянной Фарадея: Введя постоянную Фарадея в уравнение (10.4) для массы вещества, выделившегося при электролизе, получим:

Согласно формуле численно равна заряду, который надо пропустить через раствор электролита, чтобы выделить на электроде массу вещества, численно равную отношению молярной массы вещества к валентности. Постоянная Фарадея, найденная из опыта, равна:

Определение заряда электрона. Зная постоянную Авогадро и постоянную Фарадея, можно найти модуль заряда электрона:

Именно таким путем и было впервые в получено значение элементарного электрического заряда.

1. Что называют электролитической диссоциацией? 2. Почему при прохождении тока по раствору электролита происходит перенос вещества, а при прохождении по металлическому проводнику не происходит?

3. Сформулируйте закон Фарадея для электролиза. 4. Как можно определить элементарный электрический заряд по известному из опыта значению постоянной Фарадея?