法拉第电解定律.pdf

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Faraday'slawofelectrolysis
,于1834
年所确定的关于电解的两条基本定律。
电解第一定律在电极上析出(或溶解)的物质的质量m同通过电解液的
总电量Q(即电流强度I与通电时间t的乘积)成正比,即
m=KQ=KIt,
其中比例系数K的值同所析出(或溶解)的物质有关,叫做该物质的电化学当量
(简称电化当量)。电化当量等于通过1库仑电量时析出(或溶解)物质的质量。
电解第二定律当通过各电解液的总电量Q相同时,在电极上析出(或溶
解)的物质的质量m同各物质的化学当量C(即原子量A与原子价Z之比值)
成正比。电解第二定律也可表述为:物质的电化学当量K同其化学当量C成正比,
即
式中比例系数α对所有的物质都有相同的数值,通常把它写成1/F,F叫做法
拉第常数,简称法拉第,×104库仑/摩尔。
可以把电解第一定律和电解第二定律合用一个公式表示如下
若物质的质量m以克表示时的数值恰等于其化学当量,则称物质的量为1克
当量。按照法拉第电解定律,在电极上析出(或溶解)一克当量物质所需的电荷
量为F。
当物质的量为一摩尔时,组成该物质的原子个数等于阿伏伽德罗常数No,
×1023每摩尔。因此,按照法拉第定律,在电极上析出一摩尔物
质所需的电量ZF,它等于No个Z价离子所电量的带绝对值之和。每一Z价离子
所电量的带绝对值等于基本电荷e(电子所电量的带绝对值,×10-19库
仑)的Z倍,由此可见
即基本电荷e等于法拉第常数F与阿伏伽德罗常数No之比。
法拉第电解定律是电化学中的重要定律,在电化生产中经常用到它。历史上,
法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念,这对于导致基本电
荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。
的电荷e以后,曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数No。
法拉第电解定律
Faraday’slawofelectrolysis
阐明电和化学反应物质间相互作用定量关系的定律。
精密实验测量并提出此定律。内容为:①当电流通过电解质溶液时,在电极(即
相界面)上发生化学变化物质B的物质的量与通入的电量成正比。②若几个
电解池串联通入一定的电量后,各个电极上发生化学变化物质B的物质的量
相同。特别需要指明,在电化学中B物质的量是以单位电荷离子
电子(e-)为基本单元。1摩尔质子的电荷(即1摩尔电
子电荷的绝对值)称为法拉第常数(F),其数值F=×104库仑/摩尔
(C/mol)。若电极反应为:
(1)
式中各物质的量基本单元分别、e和M。单位反应速度可理解为Z+摩尔的
和Z+摩尔的e-反应生成1摩尔的M。通过溶液的电量(或参与电极反应的电量)Q
为:
Q=Z++F(2)
式(2)中Z+为电极反应式中电子的计量数,公式为法拉第电解定律的数
学表达式,它阐明了上述法拉第电解定律的两条文字叙述。只要电极反应中没有
副反应或次级反应,法拉第电解定律不受温度、压力、浓度等条件的限制,是科
学准确定律之一。
法拉第电解定律是法拉第在19世纪前半期通过大量电解实验得出的规律。定律
内容为:
物质在电解过程中参与电极反应的质量m与通过电极的电量Q成正比。
不同物质电解的质量则正比于该物质的分子量(摩尔质量,符号M)。
表达式为:m=(M/n)(Q/F)(F=±)
其中n为1mol物质电解时参与电极反应的电子的摩尔数(M/n)称电化学
当量(Eq);F为法拉第常数,即电解1电化学当量物质所需电量。
法拉第电解定律适用于一切电极反应的氧化还原过程,是电化学反应中的基
本定量定律。
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补充
法拉第电解定律
Faraday’slawofelectrolysis
阐明电和化学反应物质间相互作用定量关系的定律。1833
。内容为:①当
电流通过电解质溶液时,在电极(即相界面)上发生化学变
化物质B的物质的量与通入的电量成正比。②若几个电解池
串联通入一定的电量后,各个电极上发生化学变化物质B的
物质的量相同。特别需要指明,在电化学中B物质的量是以
单位电荷离子电子(e-)为基本单元。1摩
尔质子的电荷(即1摩尔电子电荷的绝对值)称为法拉第常
数(F),其数值F=×104库仑/摩尔(C/mol)。
若电极反应为:
(1)
式中各物质的量基本单元分别、e
和M。单位反应速度可理解为Z+摩尔的和Z+摩尔的e-反
应生成1摩尔的M。通过溶液的电量(或参与电极反应的电量)
Q为:
Q=Z++F(2)
式(2)中Z+为电极反应式中电子的计量数,公式为法拉第
电解定律的数学表达式,它阐明了上述法拉第电解定律的两
条文字叙述。只要电极反应中没有副反应或次级反应,法拉
第电解定律不受温度、压力、浓度等条件的限制,是科学准
确定律之一。