PRAWO ELEKTROLIZY FARADAYA

Do dobrych przewodników elektrycznych oprócz metali zaliczamy elektrolity. Elektrolitami są przede wszystkim wodne roztwory kwasów, zasad i soli.

Wydzielanie się substancji podczas przepływu prądu przez elektrolit nazywamy elektrolizą. Na katodzie osadza się wodór i metal, na anodzie tlen i reszty kwasowe.

Naczynie w którym odbywa się elektroliza nazywa się woltametrem.

I prawo elektrolizy Faradaya

Masy produktów elektrolizy wydzielone na elektrodach są proporcjonalne do natężenia prądy i czasu jego przepływu, czyli do ładunku przepływającego przez elektrolit.

m=kIt

k - równoważnik elektrolizy danej substancji

m=kIt

I=
q=I*t

Więc m=kq

k - wyraża od liczbowo masę produktu elektrolizy wydzieloną na elektrodzie przez prąd o natężeniu 1A w ciągu 1s, czyli podczas przepływu przez elektrolit ładunku 1C

II prawo elektrolizy Faradaya

Masy produktów elektrolizy wydzielone na elektrodach różnych woltametrów podczas przepływu prądu o tym samym natężeniu w tym samym czasie są proporcjonalne do gramorównoważników danych substancji.

m₁:m₂:m₃:...=R₁:R₂:R₃:...

R=

Gramorównoważnikiem R danej substancji nazywamy iloraz masy gramotomu pierwiastka lub gramocząsteczki związku chemicznego do wartościowości.

I m₁:m₂:m₃:...=k₁:k₂:k₃

II m₁:m₂:m₃:...=R₁:R₂:R₃

I+II R₁:k₁=R₂:k₂=R₃:k₃=R₄:k₄=...=const.

Iloraz gramoodważnika do jego równoważnika elektrolitycznego jest wielkością stałą (stała Faradaya)

F=96 500C

m=kq

Interpretacja stałej Faradaya

Jeżeli q=F
m=R

Wynika stąd, że stała Faradaya jest to ładunek który przepływając przez elektrolit powoduje wydzielanie masy równej gramorównoważnikowi danej substancji.

Elektroliza stopionych soli

Elektroliza nie jest procesem samorzutnym, jest wywołana zewnętrznym źródłem napięcia elektrycznego. Katoda - jest to elektroda podłączona do bieguna ujemnego, na niej zachodzi proces redukcji, natomiast anoda podłączona jest do bieguna dodatniego i na niej zachodzi proces utleniania.

Elektroliza stopionych soli zachodzi w etapach:

1. Dysocjacja termiczna. Np.: ZnCl₂ = Zn²⁺ + 2Cl^-

2. Migracja jonów do elektrod (przyciąganie elektrostatyczne).

3. Procesy elektrodowe, np.:

K(-) Zn²⁺ + 2e = Zn - redukcja

A(+) 2Cl^- = Cl₂ + 2e

Całkowite rozdzielenie na jony dodatnie po jednej stronie a ujemne po drugiej nigdy nie następuje. Przeciwdziała temu ruch dyfuzyjny, czyli ruch cząsteczek mający na celu wyrównanie stężeń w całej objętości cieczy.

Reakcje przebiegające na katodzie:

1. Redukcja kationów metali począwszy od glinu (czyli bez Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg).

2. Redukcja kationów wodoru w środowisku kwasowym.

3. Redukcja wody.

Na anodzie:

1. Utlenianie anionów jodu, bromu, chloru, siarki (fluor nie wydziela się na anodzie).

2. Utlenianie jonów OH^- w środowisku zasadowym.

3. Utlenianie wody.

Przykłady:

NaCl

K(-) 2H₂O + 2e = 2OH^- + H₂ podnosi się pH roztworu!

A(+) 2Cl^- = 2e + Cl₂

K₂SO₄

K(-) 2H₂O + 2e = 2OH^- + H₂

A(+) 2H₂O = 4e + 4H⁺ + O₂

Sole kwasów tlenowych i aktywnego metalu na obu elektrodach ustępują miejsca procesom elektrolizy wody.