इलेक्ट्रोलिसिसचे फॅराडेचे नियम

फॅराडेचे इलेक्ट्रोलिसिसचे नियम मायकेल फॅराडे यांच्या इलेक्ट्रोकेमिकल संशोधनावर आधारित परिमाणात्मक संबंध आहेत, जे त्यांनी 1836 मध्ये प्रकाशित केले.

हे कायदे सोडलेल्या पदार्थांच्या प्रमाणातील संबंध निर्धारित करतात इलेक्ट्रोलिसिस दरम्यान आणि इलेक्ट्रोलाइटमधून विजेचे प्रमाण. फॅरेडेचे कायदे दोन आहेत. वैज्ञानिक साहित्यात आणि पाठ्यपुस्तकांमध्ये या कायद्यांची वेगवेगळी सूत्रे आहेत.

इलेक्ट्रोलिसिस - पॅसेज दरम्यान त्याच्या घटक पदार्थांच्या इलेक्ट्रोलाइटमधून बाहेर पडणे वीज… उदाहरणार्थ, जेव्हा विद्युत प्रवाह किंचित आम्लीकृत पाण्यातून जातो तेव्हा पाणी त्याच्या घटक भागांमध्ये - वायू (ऑक्सिजन आणि हायड्रोजन) मध्ये विघटित होते.

इलेक्ट्रोलाइटमधून सोडलेल्या पदार्थाचे प्रमाण इलेक्ट्रोलाइटमधून जाणार्‍या विजेच्या प्रमाणात असते, म्हणजेच हा विद्युत् प्रवाह ज्या कालावधीत चालू असतो त्या वेळेच्या ताकदीचे उत्पादन. म्हणून, इलेक्ट्रोलिसिसची घटना विद्युत् प्रवाहाची ताकद मोजण्यासाठी आणि निर्धारित करण्यासाठी सर्व्ह करू शकते वर्तमान युनिट्स.

इलेक्ट्रोलाइट - एक समाधान आणि सामान्यतः एक जटिल द्रव जो विद्युत प्रवाह चालवतो.बॅटरीमध्ये, इलेक्ट्रोलाइट हे सल्फ्यूरिक ऍसिड (शिसेमध्ये) किंवा कॉस्टिक पोटॅश किंवा कॉस्टिक सोडा (लोह-निकेलमध्ये) यांचे द्रावण असते. गॅल्व्हॅनिक पेशींमध्ये, कोणत्याही रासायनिक संयुगे (अमोनिया, तांबे सल्फेट इ.) चे द्रावण देखील इलेक्ट्रोलाइट म्हणून काम करतात.

मायकेल फॅराडे (१७९१ - १८६७)

मायकेल फॅरेडे (1791 - 1867) - इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक घटनेच्या आधुनिक सिद्धांताचे संस्थापक. पुस्तकबांधणी कार्यशाळेत शिकाऊ म्हणून त्यांनी आपल्या कामकाजाची सुरुवात केली. त्यांनी केवळ प्राथमिक शिक्षण घेतले, परंतु स्वतंत्रपणे विज्ञानाचा अभ्यास केला आणि रसायनशास्त्रज्ञ देवी यांच्यासाठी प्रयोगशाळा सहाय्यक म्हणून काम केले, ते एक महान वैज्ञानिक बनले, एक महान प्रयोगात्मक भौतिकशास्त्रज्ञ बनले.

फॅराडे उघडले इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना, इलेक्ट्रोलिसिसचे नियम, विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांचा सिद्धांत विकसित केला आणि घातला आधुनिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड संकल्पनांचा पाया… इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक घटनेच्या कंपन, लहरी स्वरूपाची कल्पना असलेले ते पहिले शास्त्रज्ञ होते.

फॅराडेचा इलेक्ट्रोलिसिसचा पहिला नियम

इलेक्ट्रोलिसिस दरम्यान इलेक्ट्रोडवर पडणाऱ्या पदार्थाचे वस्तुमान त्या इलेक्ट्रोडमध्ये हस्तांतरित केलेल्या विजेच्या प्रमाणाशी थेट प्रमाणात असते (इलेक्ट्रोलाइटमधून जाते). विजेचे प्रमाण विद्युत शुल्काच्या रकमेचा संदर्भ देते, जे सहसा पेंडेंटमध्ये मोजले जाते.

फॅराडेचा इलेक्ट्रोलिसिसचा दुसरा नियम

दिलेल्या विजेच्या (विद्युत शुल्क) साठी, इलेक्ट्रोलिसिस दरम्यान इलेक्ट्रोडवर जमा केलेल्या रासायनिक घटकाचे वस्तुमान त्या घटकाच्या समतुल्य वस्तुमानाच्या थेट प्रमाणात असते. पदार्थाचे समतुल्य वस्तुमान हे त्याचे दाढ वस्तुमान असते ज्यामध्ये पदार्थाचा सहभाग असलेल्या रासायनिक अभिक्रियेवर अवलंबून, पूर्ण संख्येने भागले जाते.

किंवा

इलेक्ट्रोलिसिस दरम्यान समान प्रमाणात विजेमुळे इलेक्ट्रोड्सवर वेगवेगळ्या पदार्थांचे समतुल्य वस्तुमान सोडले जाते. कोणत्याही पदार्थाच्या समतुल्य एक तीळ मुक्त करण्यासाठी, समान प्रमाणात वीज खर्च करणे आवश्यक आहे, म्हणजे 96485 C. या इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरांकाला म्हणतात. फॅरेडे क्रमांक.

गणितीय स्वरूपात फॅराडेचे नियम

• m हे इलेक्ट्रोडवर जमा केलेल्या पदार्थाचे वस्तुमान आहे;

• क्यू हे पेंडेंटमधील एकूण विद्युत शुल्काचे मूल्य आहे, जे इलेक्ट्रोलिसिस दरम्यान पास केले जाते;

• F = 96485.33 (83) C/mol — फॅराडेची संख्या;

• M हे g/mol मधील घटकाचे मोलर वस्तुमान आहे;

• z — पदार्थाच्या आयनांची व्हॅलेन्स संख्या (इलेक्ट्रॉन प्रति आयन);

• M/z — इलेक्ट्रोडवर लागू केलेल्या पदार्थाचे समतुल्य वस्तुमान.

फॅराडेच्या इलेक्ट्रोलिसिसच्या पहिल्या नियमाला लागू केले, M, F, आणि z हे स्थिरांक आहेत, त्यामुळे Q जितके जास्त तितके m जास्त असेल.

फॅराडेच्या इलेक्ट्रोलिसिसच्या दुसर्‍या नियमानुसार, Q, F आणि z हे स्थिरांक आहेत, म्हणून जितके M/z, तितके जास्त m असेल.

थेट प्रवाहासाठी आमच्याकडे आहे

• n ही इलेक्ट्रोडवर सोडलेल्या मोल्सची संख्या (पदार्थाची रक्कम) आहे: n = m / M.

• t म्हणजे इलेक्ट्रोलाइटमधून थेट प्रवाह जाण्याची वेळ. पर्यायी प्रवाहासाठी, एकूण शुल्काची कालांतराने बेरीज केली जाते.

• t एकूण इलेक्ट्रोलिसिस वेळ आहे.

फॅरेडेचे कायदे लागू करण्याचे उदाहरण

अक्रिय एनोडसह सोडियम सल्फेटच्या जलीय द्रावणाच्या इलेक्ट्रोलिसिस दरम्यान कॅथोड आणि एनोड येथे इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियांचे समीकरण लिहिणे आवश्यक आहे. समस्येचे निराकरण खालीलप्रमाणे असेल. द्रावणात, सोडियम सल्फेट खालील योजनेनुसार विलग होईल:

या प्रणालीतील मानक इलेक्ट्रोड संभाव्यता खालीलप्रमाणे आहे:

तटस्थ माध्यम (-0.41 V) मधील हायड्रोजन इलेक्ट्रोडपेक्षा ही अधिक नकारात्मक संभाव्य पातळी आहे. म्हणून, नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कॅथोड) वर, पाण्याचे इलेक्ट्रोकेमिकल पृथक्करण खालील योजनेनुसार हायड्रोजन आणि हायड्रॉक्साईड आयनच्या प्रकाशनाने सुरू होईल:

आणि नकारात्मक चार्ज केलेल्या कॅथोडच्या जवळ येणारे सकारात्मक चार्ज केलेले सोडियम आयन कॅथोडजवळ, द्रावणाच्या जवळच्या भागात जमा होतील.

पाण्याचे इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सिडेशन पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोड (एनोड) वर होईल, ज्यामुळे खालील योजनेनुसार ऑक्सिजन सोडला जाईल:

या प्रणालीमध्ये, मानक इलेक्ट्रोड संभाव्यता +1.23 V आहे, जी खालील प्रणालीमध्ये आढळलेल्या मानक इलेक्ट्रोड संभाव्यतेपेक्षा खूपच कमी आहे:

नकारात्मक चार्ज केलेले सल्फेट आयन पॉझिटिव्ह चार्ज केलेल्या एनोडच्या दिशेने जातील आणि एनोड जवळील जागेत जमा होतील.