สัญกรณ์ทางคณิตศาสตร์ของกฎปึกแผ่นของฟาราเดย์สำหรับอิเล็กโทรลิซิส กฎของฟาราเดย์ในวิชาเคมีและฟิสิกส์ - คำอธิบายสั้น ๆ ด้วยคำง่าย ๆ

กฎของอิเล็กโทรไลซิส (กฎของฟาราเดย์)

เพราะทางผ่าน กระแสไฟฟ้าผ่านระบบไฟฟ้าเคมีมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมี จะต้องมีความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านและปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยา มันถูกค้นพบโดยฟาราเดย์และแสดงไว้ในกฎเชิงปริมาณข้อแรกของเคมีไฟฟ้า ภายหลังเรียกว่ากฎของฟาราเดย์

กฎข้อที่หนึ่งของฟาราเดย์ . ปริมาณของสารที่แปลงระหว่างอิเล็กโทรไลซิสเป็นสัดส่วนกับปริมาณไฟฟ้าที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์:

ดีม = kอี คิว = kอี อิท ,

ดีm คือปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยา k e - สัมประสิทธิ์สัดส่วนบางส่วน q คือปริมาณไฟฟ้าที่เท่ากับผลคูณของความแรงกระแส I และเวลา t ถ้า q = มัน = 1 แล้วดีม = kเอ่อ นั่นคือสัมประสิทธิ์ k e คือปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยาจากการไหลของหน่วยปริมาณไฟฟ้า ค่าสัมประสิทธิ์ kเอ่อเรียกว่า เทียบเท่าไฟฟ้าเคมี .

กฎข้อที่สองของฟาราเดย์ สะท้อนถึงความสัมพันธ์ที่มีอยู่ระหว่างปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยากับธรรมชาติของสาร: ด้วยปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ผ่านในปริมาณคงที่ สารต่างๆ, ประสบการเปลี่ยนแปลงที่อิเล็กโทรด (การแยกตัวออกจากสารละลาย, การเปลี่ยนแปลงของความจุ), สัดส่วนกับเทียบเท่าสารเคมีของสารเหล่านี้:

ดีม ฉัน/อ ฉัน= คอนสต .

เป็นไปได้ที่จะรวมกฎของฟาราเดย์ทั้งสองไว้ในรูปแบบของกฎทั่วไปเดียว: สำหรับการขับถ่ายหรือการเปลี่ยนแปลงด้วยกระแส 1 g-eq สารใดๆ (1/zโมลของสาร) ต้องการไฟฟ้าในปริมาณเท่ากัน เรียกว่า หมายเลขฟาราเดย์ (หรือ ฟาราเดย์ ):

ดีม = มัน=มัน .

ค่าที่วัดได้อย่างแม่นยำของตัวเลขฟาราเดย์

F = 96484,52 ± 0.038 C/g-eq.

นั่นคือประจุที่บรรทุกโดยไอออนใด ๆ ที่เทียบเท่ากับหนึ่งกรัม การคูณจำนวนนี้ด้วยz (จำนวนประจุเบื้องต้นของไอออน) เราจะได้ปริมาณไฟฟ้าที่บรรทุกได้ 1 g-ion . หารเลขฟาราเดย์ด้วยเลขอาโวกาโดร เราจะได้ประจุไอออนเดียวเท่ากับประจุของอิเล็กตรอน:

อี = 96484,52 / (6,022035 × 10 23) = 1,6021913 × 10–19 ค.

กฎหมายที่ฟาราเดย์ค้นพบในปี พ.ศ. 2376 ได้รับการปฏิบัติตามอย่างเคร่งครัดสำหรับตัวนำประเภทที่สอง การสังเกตการเบี่ยงเบนจากกฎของฟาราเดย์นั้นชัดเจน. พวกเขามักจะเกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีคู่ขนานที่ไม่ได้ระบุ ความเบี่ยงเบนจากกฎของฟาราเดย์ โรงงานอุตสาหกรรมเกี่ยวข้องกับกระแสไฟรั่ว การสูญเสียสารเมื่อฉีดพ่นสารละลาย เป็นต้น ในการตั้งค่าทางเทคนิคอัตราส่วนของปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากอิเล็กโทรไลซิสต่อจำนวนที่คำนวณตามกฎของฟาราเดย์นั้นน้อยกว่าความสามัคคีและเรียกว่า เอาท์พุทปัจจุบัน :

บี ที = = .

ด้วยความระมัดระวัง การวัดในห้องปฏิบัติการสำหรับประสิทธิภาพกระแสปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่ชัดเจน เท่ากับหนึ่ง(ภายในข้อผิดพลาดในการทดลอง) กฎของฟาราเดย์มีการปฏิบัติตามอย่างเคร่งครัด ดังนั้นจึงเป็นพื้นฐานของวิธีการที่แม่นยำที่สุดในการวัดปริมาณไฟฟ้าที่ผ่านวงจรโดยปริมาณของสารที่ปล่อยออกมาที่อิเล็กโทรด สำหรับการวัดเหล่านี้ ให้ใช้ คูลอมิเตอร์ . ระบบไฟฟ้าเคมีใช้เป็นคูลอมมิเตอร์ ซึ่งไม่มีปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าเคมีข้างเคียงและเคมีข้างเคียง ตามวิธีการกำหนดปริมาณของสารที่เกิดขึ้น คูลอมิเตอร์แบ่งออกเป็นอิเล็กโตรกราวิเมตริก แก๊ส และการไทเทรต. ตัวอย่างของคูลอมิเตอร์แบบอิเล็กโตรกราวิเมตริก ได้แก่ คูลอมิเตอร์สีเงินและทองแดง การทำงานของคูลอมิเตอร์สีเงินของริชาร์ดสัน ซึ่งเป็นอิเล็กโทรไลเซอร์

(–) Agï AgNO3× aqï Ag (+) ,

ขึ้นอยู่กับการชั่งน้ำหนักมวลของเงินที่สะสมบนแคโทดระหว่างอิเล็กโทรไลซิส เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้า 96500 C (1 ฟาราเดย์) เงิน 1 g-eq (107 g) จะถูกปล่อยออกมาที่ขั้วลบ เมื่อผ่านไปน F ของไฟฟ้า มวลที่กำหนดโดยการทดลองจะถูกปล่อยออกมาที่แคโทด (ดีมถึง). จำนวนฟาราเดย์ของไฟฟ้าที่ผ่านถูกกำหนดจากอัตราส่วน

น = ดีม /107 .

หลักการทำงานของคูลมิเตอร์ทองแดงมีความคล้ายคลึงกัน

ในคูลอมิเตอร์แก๊ส ผลิตภัณฑ์ของอิเล็กโทรไลซิสคือแก๊ส และปริมาณของสารที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดจะถูกกำหนดโดยการวัดปริมาตร ตัวอย่างของอุปกรณ์ประเภทนี้คือคูลอมิเตอร์ก๊าซตามปฏิกิริยาของอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ ระหว่างอิเล็กโทรลิซิส ไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาที่แคโทด:

2H 2 O+2 อี- \u003d 2OH - + H 2,

และออกซิเจนที่ขั้วบวก:

H 2 O \u003d 2H + +½ O 2 +2 อี – วีคือปริมาตรรวมของก๊าซที่ปล่อยออกมา m3

ในคูลอมิเตอร์สำหรับการไทเทรต ปริมาณของสารที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรลิซิสจะถูกกำหนดโดยไทเทรต คูลอมิเตอร์ประเภทนี้รวมถึงคูลอมิเตอร์สำหรับการไทเทรต Kistyakovsky ซึ่งเป็นระบบไฟฟ้าเคมี

(–) ปตทï KNO3, HNO3ï Ag (+) .

ระหว่างอิเล็กโทรลิซิส แอโนดสีเงินจะละลายกลายเป็นไอออนของเงิน ซึ่งจะถูกไทเทรต จำนวนฟาราเดย์ของไฟฟ้าถูกกำหนดโดยสูตร

น = mVc ,

ที่ไหน มคือมวลของสารละลาย g; วีคือปริมาตรของไทแทรนต์ที่ใช้สำหรับการไทเทรตของเหลวแอโนด 1 กรัม ค – ความเข้มข้นของไทแทรนต์ g-eq/cm3

พื้นฐาน > งานและคำตอบ

อิเล็กโทรไลซิส กฎของฟาราเดย์

1 หาค่าเทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของโซเดียม มวลโมลของโซเดียมม \u003d 0.023 กก. / โมล, ความจุ z \u003d 1 ค่าคงที่ฟาราเดย์

การตัดสินใจ:

2 มวลแอโนดสังกะสีม \u003d 5 กรัมวางในอ่างอิเล็กโทรไลต์ซึ่งกระแสผ่านฉัน \u003d 2 A. หลังจากเวลาใด t ขั้วบวกจะถูกใช้จนหมดสำหรับการเคลือบผลิตภัณฑ์โลหะหรือไม่? เทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของสังกะสี

การตัดสินใจ:

3 หาค่าคงที่ฟาราเดย์ถ้าเมื่อผ่านอ่างอิเล็กโทรไลต์ของประจุ q = 7348 C ที่แคโทด มวลของทองคำถูกปล่อยออกมาม \u003d 5 g. เทียบเท่าเคมีของทองคำ A \u003d 0.066 กก. / โมล

การตัดสินใจ:
ตามกฎหมายรวมของฟาราเดย์

จากที่นี่

4 ค้นหาระดับประถมศึกษา ค่าไฟฟ้า e ถ้ามวลของสารเป็นตัวเลขเท่ากับสารเคมีเทียบเท่า มี N o = น อา /z อะตอมหรือโมเลกุล

การตัดสินใจ:
ไอออนในสารละลายอิเล็กโทรไลต์มีประจุพื้นฐานจำนวนหนึ่งเท่ากับวาเลนซี z เมื่อมวลของสารถูกปลดปล่อยออกมาเป็นตัวเลขเท่ากับสารเคมี ประจุจะไหลผ่านสารละลายที่มีตัวเลขเท่ากับค่าคงที่ฟาราเดย์ กล่าวคือ

ดังนั้น ค่าธรรมเนียมเบื้องต้น

5 มวลโมลของเงินม.1 \u003d 0.108 กก. / โมล, ความจุ z 1 = 1 และเทียบเท่าไฟฟ้าเคมี. หาค่าเทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของทองคำ k2 if มวลกรามทอง m2 \u003d 0.197 กก. / โมลความจุ z2 = 3

การตัดสินใจ:
ตามกฎข้อที่สองของฟาราเดย์ เรามี

จึงเทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของทอง

6 ค้นหามวลของสารที่ปล่อยออกมาเมื่อเวลาผ่านไป t \u003d 10 ชั่วโมงบนแคโทดของอ่างอิเล็กโทรไลต์สามอ่างที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับเครือข่าย กระแสตรง. แอโนดในอ่างน้ำ - ทองแดง นิกเกิล และเงิน - ถูกลดระดับลงในสารละลาย CuS ตามลำดับ O 4, NiS0 4 และ AgN0 3 . ความหนาแน่นกระแสอิเล็กโทรไลซิสเจ =40 A/m2 พื้นที่แคโทดในแต่ละอ่างส = 500 ซม. เทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของทองแดง นิกเกิล และเงิน

การตัดสินใจ:
กระแสน้ำในอ่าง I=jS ตามกฎข้อแรกของฟาราเดย์ มวลของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรลิซิส

7 เมื่อผลิตภัณฑ์ชุบนิกเกิลเมื่อเวลาผ่านไป t = ความหนาของชั้นนิกเกิลที่ฝากไว้ 2 ชั่วโมง l =0.03 มม.
ค้นหาความหนาแน่นกระแสระหว่างอิเล็กโทรไลซิส เทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของนิกเกิล, ความหนาแน่น

การตัดสินใจ:

8 แอมมิเตอร์ในชุดที่มีเซลล์อิเล็กโทรไลต์บ่งบอกถึงกระแส io \u003d 1.5A สิ่งที่ควรทำการแก้ไขการอ่านแอมป์มิเตอร์ถ้าในช่วงเวลา t \u003d 10 นาที มวลของทองแดงถูกสะสมบนแคโทดม = 0.316 กรัม? เทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของทองแดง.

การตัดสินใจ:
ตามกฎข้อที่หนึ่งของฟาราเดย์ m = ki t โดยที่ I คือกระแสในวงจร จากที่นี่ผม = m/kt \u003d 1.6 A นั่นคือ ต้องแก้ไขการอ่านแอมมิเตอร์

9 ต้องการตรวจสอบความถูกต้องของการอ่านค่าโวลต์มิเตอร์ โดยเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวต้านทานที่มีความต้านทานที่รู้จัก R=30 โอห์ม. ในซีรีส์ อ่างอิเล็กโทรไลต์รวมอยู่ในวงจรทั่วไป ซึ่งเงินจะถูกอิเล็กโทรไลต์ ในระหว่าง t \u003d 5 นาทีในอ่างนี้ มวลเงินโดดเด่นม = 55.6 มก. โวลต์มิเตอร์แสดงแรงดันไฟฟ้าโว \u003d 6 V. ค้นหาความแตกต่างระหว่างการอ่านโวลต์มิเตอร์และ ค่าที่แน่นอนแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน เทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของเงิน.

การตัดสินใจ:
ตามกฎข้อที่หนึ่งของฟาราเดย์ m = kl t โดยที่ I คือกระแสในวงจร ค่าที่แน่นอนของแรงดันตกคร่อมความต้านทาน V=IR = mR/k t \u003d 4.91 V. ความแตกต่างระหว่างการอ่านโวลต์มิเตอร์และค่าที่แน่นอนของแรงดันตก

10 สำหรับช้อนเงินผ่านสารละลายเกลือเงินเมื่อเวลาผ่านไป t \u003d 5 ชั่วโมงปัจจุบันผ่านไปฉัน \u003d 1.8 A. แคโทดคือน \u003d 12 ช้อนซึ่งแต่ละอันมีพื้นที่ผิวส =50 ซม2. ความหนาของชั้นเงินบนช้อนหนาแค่ไหน? มวลโมลของเงินม \u003d 0.108 กก. / โมล, ความจุ z \u003d 1 และความหนาแน่น .

การตัดสินใจ:
ความหนาของชั้น

11 อ่างอิเล็กโทรไลต์สองอ่างเชื่อมต่อกันเป็นชุด อ่างแรกประกอบด้วยสารละลายของเฟอร์ริกคลอไรด์ (FeCl 2 ) ในวินาที - สารละลายของเฟอร์ริกคลอไรด์ (FeCl 3 ). ค้นหามวลของธาตุเหล็กที่ปล่อยออกมาบนแคโทดและคลอรีนบนแอโนดในแต่ละอ่างเมื่อประจุไหลผ่านอ่าง. มวลโมลาร์ของเหล็กและคลอรีน.

การตัดสินใจ:
ในอ่างแรก ธาตุเหล็กเป็นไบวาเลนท์ (z1=2) ในอ่างที่สอง ธาตุเหล็กจะมีวาเลนท์ (z2 = 3) ดังนั้น เมื่อผ่านสารละลายของประจุที่เหมือนกัน มวลของธาตุเหล็กที่ต่างกันจะถูกปล่อยบนแคโทด: ในการอาบน้ำครั้งแรก

ในอ่างที่สอง

เนื่องจากความจุของอะตอมของคลอรีนคือ z = 1 ดังนั้นมวลของคลอรีนจะถูกปล่อยที่แอโนดของแต่ละอ่าง

12 ระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายกรดซัลฟิวริก (CuS O 4 ) การใช้พลังงาน N=37 W. หาค่าความต้านทานของอิเล็กโทรไลต์ถ้าทันเวลา t = ปล่อยมวลไฮโดรเจน 50 นาทีม = 0.3 ก. มวลโมเลกุลของไฮโดรเจนม \u003d 0.001 กก. / โมล, ความจุ z \u003d 1 .

การตัดสินใจ:

13 ในวิธีอิเล็กโทรไลต์ในการผลิตนิกเกิล W จะถูกใช้ต่อหน่วยมวล m = 10 kWh ชั่วโมง/กก. ของไฟฟ้า เทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของนิกเกิล. อิเล็กโทรลิซิสดำเนินการที่แรงดันไฟฟ้าเท่าใด

การตัดสินใจ:

14 จงหามวลของทองแดงปลดปล่อยถ้าใช้ W = 5 kW เพื่อให้ได้มาโดยวิธีอิเล็กโทรไลต์ชม ชั่วโมงไฟฟ้า. อิเล็กโทรไลซิสจะดำเนินการที่แรงดันไฟฟ้าวี =10 V ประสิทธิภาพ การติดตั้งชม. =75%. เทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของทองแดง.

การตัดสินใจ:
ประสิทธิภาพ การติดตั้ง

โดยที่ q คือประจุที่ไหลผ่านอ่าง มวลของทองแดงที่ปล่อยออกมา m=kq; จากที่นี่

15 ประจุใดที่ไหลผ่านสารละลายกรดซัลฟิวริก (CuS O 4 ) ทันเวลา t \u003d 10 วินาทีหากกระแสในช่วงเวลานี้เพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอจากI 1 =0 ถึง I 2 = 4A? ในกรณีนี้มีการปล่อยทองแดงจำนวนเท่าใดที่แคโทด เทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของทองแดง.

การตัดสินใจ:
กระแสเฉลี่ย

ประจุที่ไหลผ่านสารละลาย

การหาประจุแบบกราฟิกจะแสดงในรูปที่ 369. บนกราฟของกระแสเทียบกับเวลา พื้นที่แรเงาเป็นตัวเลขเท่ากับประจุ มวลของทองแดงที่สะสมอยู่ที่แคโทด

16 ในการกลั่นทองแดงด้วยกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า V=10 V จะถูกนำไปใช้กับอ่างอิเล็กโทรไลต์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม โดยมีความต้านทานรวม R = 0.5 โอห์ม ค้นหามวลของทองแดงบริสุทธิ์ที่ปล่อยออกมาบนแคโทดของอ่างในช่วงเวลานั้น t =10ชม แรงเคลื่อนไฟฟ้า โพลาไรซ์อี = 6 V. เทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของทองแดง.

การตัดสินใจ:

17 ระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของน้ำผ่านอ่างอิเล็กโทรไลต์ชั่วขณะหนึ่งเสื้อ = 25 นาทีปัจจุบัน I \u003d 20 A. อุณหภูมิคืออะไร t ออกซิเจนที่ปล่อยออกมาหากอยู่ในปริมาตร V = 1 l ภายใต้ความดัน p = 0.2 MPa? มวลโมเลกุลของน้ำม \u003d 0.018 กก. / โมล เทียบเท่าไฟฟ้าเคมีของออกซิเจน.

การตัดสินใจ:

โดยที่ R \u003d 8.31 J / (mol K) คือค่าคงที่ของแก๊ส

18 ในวิธีการผลิตอะลูมิเนียมแบบอิเล็กโทรไลต์ W จะถูกใช้ต่อหน่วยมวล 1 ม. = 50 kWh ชั่วโมง/กก. ของไฟฟ้า อิเล็กโทรไลซิสดำเนินการที่แรงดันไฟฟ้า V1 = 1 6.2 V. การใช้พลังงานจะเป็นอย่างไร W 2m ต่อหน่วยมวลที่แรงดัน V2 = 8, 1 วี?
การตัดสินใจ:

กระบวนการรีดอกซ์ บังคับไหลภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้าเรียกว่าอิเล็กโทรไลซิส

อิเล็กโทรไลซิสดำเนินการในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ที่เต็มไปด้วยอิเล็กโทรไลต์ซึ่งอิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับแหล่งกระแสภายนอกจะถูกแช่

อิเล็กโทรดเชื่อมต่อกับขั้วลบ แหล่งภายนอกปัจจุบันเรียกว่า แคโทด. ที่แคโทด กระบวนการลดอนุภาคอิเล็กโทรไลต์จะเกิดขึ้น อิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งกระแสเรียกว่า ขั้วบวก. กระบวนการออกซิเดชันของอนุภาคอิเล็กโทรไลต์หรือวัสดุอิเล็กโทรดเกิดขึ้นที่ขั้วบวก

กระบวนการแอโนดขึ้นอยู่กับลักษณะของอิเล็กโทรไลต์และวัสดุแอโนด ในเรื่องนี้อิเล็กโทรไลซิสมีความโดดเด่นด้วยแอโนดเฉื่อยและละลายได้

แอโนดเรียกว่าเฉื่อยซึ่งเป็นวัสดุที่ไม่ได้ออกซิไดซ์ระหว่างอิเล็กโทรไลซิส อิเล็กโทรดเฉื่อย ได้แก่ กราไฟท์ (คาร์บอน) และแพลตตินั่ม

แอโนดเรียกว่าละลายได้ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถออกซิไดซ์ระหว่างอิเล็กโทรไลซิส อิเล็กโทรดโลหะส่วนใหญ่ละลายได้

สารละลายหรือสารหลอมเหลวสามารถใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ได้ ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์หรือหลอมเหลว ไอออนจะเคลื่อนที่อย่างไม่เป็นระเบียบ ภายใต้การกระทำของกระแสไฟฟ้า ไอออนจะได้รับการเคลื่อนไหวโดยตรง: ไอออนบวกจะเคลื่อนที่ไปทางแคโทดและประจุลบ - ไปทางขั้วบวกและด้วยเหตุนี้จึงสามารถปล่อยประจุออกจากอิเล็กโทรดได้

ด้วยกระแสไฟฟ้า ละลายด้วยอิเล็กโทรดเฉื่อยแคโทดโลหะเท่านั้นที่สามารถลดลงและแอนไอออนสามารถออกซิไดซ์ที่ขั้วบวก

ระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ โซลูชั่นบนแคโทดนอกเหนือไปจากไอออนของโลหะแล้วโมเลกุลของน้ำสามารถลดลงได้และในสารละลายที่เป็นกรดไฮโดรเจนไอออน H + ดังนั้น ปฏิกิริยาการแข่งขันต่อไปนี้เป็นไปได้ที่แคโทด:

(-) K: ฉัน น + + ไม่→ ฉัน

2H2O+2 ē → H 2 + 2OH -

2H + + 2 ē → H 2

แคโทดทำปฏิกิริยากับ .ก่อน มูลค่าสูงสุดศักย์ไฟฟ้า

ระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ สารละลายที่มีขั้วบวกที่ละลายน้ำได้นอกเหนือจากการเกิดออกซิเดชันของแอนไอออนแล้ว ปฏิกิริยาออกซิเดชันของอิเล็กโทรดเอง โมเลกุลของน้ำ และในสารละลายอัลคาไลน์ของไฮดรอกไซด์ไอออน (OH -) เป็นไปได้:

(+) ก: ฉัน - น .→ ฉัน น +

การเกิดออกซิเดชันของประจุลบ อี 0

2H2O-4 ē O2+4H+

4OH - - 4 ē \u003d O 2 + 2H 2 O

ที่ขั้วบวก ปฏิกิริยาแรกอยู่กับ ค่าที่น้อยที่สุดศักย์ไฟฟ้า

สำหรับปฏิกิริยาอิเล็กโทรด ศักย์สมดุลจะได้รับในกรณีที่ไม่มีกระแสไฟฟ้า

อิเล็กโทรไลซิสเป็นกระบวนการที่ไม่สมดุล ดังนั้นศักยภาพของปฏิกิริยาอิเล็กโทรดภายใต้กระแสจึงแตกต่างจากค่าสมดุลของพวกมัน การกระจัดของศักย์ไฟฟ้าจากค่าสมดุลภายใต้อิทธิพลของกระแสภายนอกเรียกว่าขั้วไฟฟ้า ปริมาณของโพลาไรซ์เรียกว่าแรงดันไฟเกิน ขนาดของแรงดันไฟฟ้าเกินได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ: ลักษณะของวัสดุอิเล็กโทรด ความหนาแน่นกระแส อุณหภูมิ สภาพแวดล้อม pH ฯลฯ

แรงดันไฟเกินของการตกตะกอนของโลหะแบบแคโทดิกมีขนาดค่อนข้างเล็ก

ด้วยแรงดันไฟสูงตามกฎ กระบวนการของการก่อตัวของก๊าซ เช่นไฮโดรเจนและออกซิเจน ดำเนินไป แรงดันไฟเกินขั้นต่ำของไฮโดรเจนที่แคโทดในสารละลายที่เป็นกรดจะสังเกตได้จาก Pt (h=0.1 V) และค่าสูงสุดสำหรับตะกั่ว สังกะสี แคดเมียม และปรอท แรงดันไฟเกินจะเปลี่ยนแปลงเมื่อสารละลายที่เป็นกรดถูกแทนที่ด้วยสารละลายอัลคาไลน์ ตัวอย่างเช่น บนแพลตตินัมในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง แรงดันเกินของไฮโดรเจนคือ h = 0.31 V (ดูภาคผนวก)

วิวัฒนาการของออกซิเจนแอโนดยังสัมพันธ์กับแรงดันไฟเกิน แรงดันไฟเกินต่ำสุดของวิวัฒนาการของออกซิเจนสังเกตได้จากขั้วไฟฟ้า Pt (h=0.7 V) และค่าสูงสุดจะสังเกตได้จากสังกะสี ปรอท และตะกั่ว (ดูภาคผนวก)

จากที่กล่าวมา ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายในน้ำ:

1) ไอออนของโลหะจะลดลงที่ขั้วลบ ซึ่งศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดมีค่ามากกว่าศักย์ไฟฟ้าลดน้ำ (-0.82V) ไอออนของโลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าลบมากกว่า -0.82V จะไม่ลดลง ได้แก่ ด่างและ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธและอะลูมิเนียม

2) บนแอโนดเฉื่อยโดยคำนึงถึงแรงดันเกินของออกซิเจนการเกิดออกซิเดชันของแอนไอออนเหล่านั้นเกิดขึ้นซึ่งมีศักยภาพน้อยกว่าศักยภาพของการเกิดออกซิเดชันในน้ำ (+1.23V) แอนไอออนดังกล่าวรวมถึง ตัวอย่างเช่น I - , Br - , Cl - , NO 2 - , OH - แอนไอออน CO 3 2-, PO 4 3-, NO 3 -, F - - ไม่ถูกออกซิไดซ์

3) ระหว่างอิเล็กโทรไลซิสด้วยแอโนดที่ละลายน้ำได้ อิเล็กโทรดจากโลหะเหล่านั้นจะละลายในตัวกลางและตัวกลางที่เป็นกรด ศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดมีค่าน้อยกว่า + 1.23V และในด่าง - น้อยกว่า + 0.413V

ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดของกระบวนการที่แคโทดและแอโนดเป็นสารที่เป็นกลางทางไฟฟ้า

ในการดำเนินการกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส ต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากับอิเล็กโทรด แรงดันอิเล็กโทรลิซิส ยู el-for - นี่คือความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้นที่ขั้วลบและขั้วบวก แรงดันอิเล็กโทรไลซิสตามทฤษฎี ( ยู el-za, ทฤษฎี) โดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าเกิน, แรงดันตกคร่อมโอห์มมิกในตัวนำชนิดแรกและในอิเล็กโทรไลต์

ยู el-za ทฤษฎี = อีก - อีเค, (7)

ที่ไหน อีก, อี k - ศักยภาพของปฏิกิริยาขั้วบวกและขั้วลบ

ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณของสารที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสและปริมาณของกระแสที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์นั้นแสดงโดยกฎของฟาราเดย์สองข้อ

ฉันกฎของฟาราเดย์ปริมาณของสารที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดระหว่างอิเล็กโทรไลซิสเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านสารละลายอิเล็กโทรไลต์ (ละลาย):

ที่ไหน kคือค่าเทียบเท่าไฟฟ้าเคมี g/C หรือ g/Ah; คิวคือ ปริมาณไฟฟ้า คูลอมบ์ คิว=มัน; t-เวลา s; ฉัน- ปัจจุบัน A; F\u003d 96500 C / mol (A s / mol) \u003d 26.8 Ah / mol - ค่าคงที่ของฟาราเดย์ E คือมวลเทียบเท่าของสาร g / mol

ในปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี มวลที่เท่ากันของสารถูกกำหนดโดย:

นคือจำนวนอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาอิเล็กโทรดของการก่อตัวของสารนี้

II กฎของฟาราเดย์เมื่อกระแสไฟฟ้าในปริมาณเท่ากันผ่านอิเล็กโทรไลต์ที่แตกต่างกัน มวลของสารที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดจะเป็นสัดส่วนกับมวลที่เท่ากัน:

ที่ไหน ม 1 และ ม 2 – มวลของสาร 1 และ 2, E 1 และ E 2, g/mol – มวลเทียบเท่าของสาร 1 และ 2

ในทางปฏิบัติ มักเกิดจากกระบวนการรีดอกซ์ที่แข่งขันกัน สารจะก่อตัวบนอิเล็กโทรดน้อยกว่าที่สอดคล้องกับไฟฟ้าที่ผ่านสารละลาย

เพื่อแสดงลักษณะการสูญเสียไฟฟ้าในระหว่างการแยกกระแสไฟฟ้า แนวคิดของ "กระแสไฟขาออก" ได้ถูกนำมาใช้ เอาท์พุทปัจจุบัน ใน tคืออัตราส่วนที่แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาณของผลิตภัณฑ์อิเล็กโทรลิซิสที่ได้รับจริง มข้อเท็จจริง. เพื่อคำนวณทางทฤษฎี มทฤษฎี:

ตัวอย่าง 10. กระบวนการใดจะเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโซเดียมซัลเฟตที่มีคาร์บอนแอโนดเป็นน้ำ สารใดจะถูกปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดหากอิเล็กโทรดคาร์บอนถูกแทนที่ด้วยทองแดง

การตัดสินใจ:ในสารละลายของโซเดียมซัลเฟต โซเดียมไอออน Na + , SO 4 2- และโมเลกุลของน้ำสามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการอิเล็กโทรด อิเล็กโทรดคาร์บอนเป็นอิเล็กโทรดเฉื่อย

กระบวนการกู้คืนต่อไปนี้เป็นไปได้บนแคโทด:

(-) K: นะ + + ē → นา

2H2O+2 ē → H 2 + 2OH -

ที่แคโทด ปฏิกิริยาที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าสูงสุดของอิเล็กโทรดจะเกิดขึ้นก่อน ดังนั้นการลดลงของโมเลกุลของน้ำจะเกิดขึ้นที่แคโทดพร้อมกับการปล่อยไฮโดรเจนและการก่อตัวของไฮดรอกไซด์ไอออน OH - ในพื้นที่ใกล้แคโทด โซเดียมไอออน Na + ที่แคโทดร่วมกับไอออน OH จะก่อให้เกิดสารละลายอัลคาไล NaOH

(+)A: 2 SO 4 2- - 2 ē → ส 2 O 8 2-

2 H 2 O - 4 ē → 4H + + O 2 .

ที่ขั้วบวก ปฏิกิริยาที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำที่สุดจะเกิดขึ้นก่อน ดังนั้นการเกิดออกซิเดชันของโมเลกุลของน้ำด้วยการปล่อยออกซิเจนจะดำเนินการที่ขั้วบวกและไอออน H + จะสะสมอยู่ในพื้นที่ขั้วบวก ไอออน SO 4 2- ที่ขั้วบวกที่มีไอออน H + จะสร้างสารละลายของกรดซัลฟิวริก H 2 SO 4

ปฏิกิริยาโดยรวมของอิเล็กโทรไลซิสแสดงโดยสมการ:

2 Na 2 SO 4 + 6H 2 O \u003d 2H 2 + 4 NaOH + O 2 + 2H 2 SO 4

ผลิตภัณฑ์แคโทด ผลิตภัณฑ์แอโนด

เมื่อแทนที่แอโนดคาร์บอน (เฉื่อย) ด้วยทองแดงหนึ่ง ปฏิกิริยาออกซิเดชันอื่นจะเกิดขึ้นบนแอโนด - การละลายของทองแดง:

Cu-2 ē → Cu2+

กระบวนการนี้มีลักษณะเฉพาะด้วยค่าศักยภาพที่ต่ำกว่ากระบวนการขั้วบวกอื่น ๆ ที่เป็นไปได้ ดังนั้นในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของ Na 2 SO 4 ที่มีขั้วบวกทองแดง ทองแดงจะถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวก และคอปเปอร์ซัลเฟต CuSO 4 จะสะสมอยู่ในพื้นที่ขั้วบวก ปฏิกิริยาทั้งหมดของอิเล็กโทรไลซิสแสดงโดยสมการ:

นา 2 SO 4 + 2H 2 O + Cu \u003d H 2 + 2 NaOH + CuSO 4

ผลิตภัณฑ์แคโทด ผลิตภัณฑ์แอโนด

ตัวอย่าง 11. สร้างสมการสำหรับกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายนิกเกิลคลอไรด์ NiCl 2 ในน้ำด้วยแอโนดเฉื่อย

การตัดสินใจ:นิกเกิลไอออน Ni 2+ , Cl - และโมเลกุลของน้ำสามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการอิเล็กโทรดในสารละลายนิกเกิลคลอไรด์ อิเล็กโทรดกราไฟต์สามารถใช้เป็นแอโนดเฉื่อยได้

ปฏิกิริยาต่อไปนี้เป็นไปได้ที่แคโทด:

(-) K: Ni 2+ + 2 ē → นิ

2H2O+2 ē → H 2 + 2OH -

ศักยภาพของปฏิกิริยาแรกจะสูงกว่า ดังนั้น นิกเกิลไอออนจึงลดลงที่แคโทด

ปฏิกิริยาต่อไปนี้เป็นไปได้ที่ขั้วบวก:

(+) A: 2 Cl - - 2 ē →Cl2

2H2O-4 ē O2+4H+ .

ตามศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานที่ขั้วบวก

ต้องปล่อยออกซิเจน อันที่จริง เนื่องจากแรงดันออกซิเจนสูงที่ขั้วไฟฟ้า คลอรีนจึงถูกปล่อยออกมา ขนาดของแรงดันไฟเกินขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำอิเล็กโทรด สำหรับกราไฟต์ แรงดันไฟเกินของออกซิเจนคือ 1.17 V ที่ความหนาแน่นกระแส 1 A / cm 2 ซึ่งเพิ่มโอกาสในการออกซิเดชันของน้ำเป็น 2.4 V

ดังนั้นอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายนิกเกิลคลอไรด์จึงเกิดเป็นนิกเกิลและคลอรีน:

Ni 2+ + 2Cl - \u003d Ni + Cl 2

ที่ขั้วลบที่ขั้วบวก

ตัวอย่าง 12. คำนวณมวลของสารและปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดเฉื่อยระหว่างอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายที่เป็นน้ำของซิลเวอร์ไนเตรต AgNO 3 หากเวลาอิเล็กโทรไลซิสคือ 25 นาทีและความแรงของกระแสคือ 3 A

การตัดสินใจ.ระหว่างอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายในน้ำของ AgNO 3 ในกรณีของแอโนดที่ไม่ละลายน้ำ (เช่น กราไฟต์) กระบวนการต่อไปนี้จะเกิดขึ้นบนอิเล็กโทรด:

(-) K: Ag + + ē → Ag ,

2H2O+2 ē → H 2 + 2OH -.

ศักยภาพของปฏิกิริยาแรกมีสูงขึ้น ดังนั้น การลดลงของซิลเวอร์ไอออนจึงเกิดขึ้นที่แคโทด

(+) A: 2H 2 O - 4 ē O2+4H+ ,

แอนไอออน NO 3 - ไม่ออกซิไดซ์

กรัมหรือลิตร ล.

งาน

5. เขียนปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซิสบนอิเล็กโทรดเฉื่อยและคำนวณมวลของสารที่ได้รับที่แคโทดและปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาที่แอโนดระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ถ้าเวลาอิเล็กโทรไลซิสคือ 20 นาที ความแรงของกระแส ฉัน\u003d 2A หากเอาต์พุตปัจจุบันคือ V t \u003d 100% สารใดบ้างที่จะปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดเมื่อเปลี่ยนแอโนดเฉื่อยด้วยแอโนดโลหะที่ระบุในงานมอบหมาย?

№№	อิเล็กโทรไลต์	อิเล็กโทรดโลหะ
	CuSO4	Cu
	MgCl2	นิ
	สังกะสี (NO 3) 2	สังกะสี
	snf 2	sn
	CdSO4	ซีดี
	FeCl2	เฟ
	AgNO3	Ag
	HCl	co
	CoSO4	co
	NiCl2	นิ

ท้ายโต๊ะ

เพื่ออธิบายกระบวนการในฟิสิกส์และเคมี มีกฎและความสัมพันธ์จำนวนหนึ่งที่ได้รับจากการทดลองและโดยการคำนวณ ไม่สามารถดำเนินการศึกษาชิ้นเดียวได้หากไม่มีการประเมินเบื้องต้นของกระบวนการตามความสัมพันธ์ทางทฤษฎี กฎของฟาราเดย์ถูกนำไปใช้ทั้งในฟิสิกส์และเคมี และในบทความนี้เราจะพยายามพูดถึงการค้นพบที่มีชื่อเสียงของนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่นี้โดยย่อและชัดเจนในบทความนี้

ประวัติการค้นพบ

นักวิทยาศาสตร์สองคนค้นพบกฎของฟาราเดย์ในด้านอิเล็กโทรไดนามิก ได้แก่ ไมเคิล ฟาราเดย์ และโจเซฟ เฮนรี แต่ฟาราเดย์ตีพิมพ์ผลงานของเขาก่อนหน้านี้ในปี พ.ศ. 2374

ในการทดลองสาธิตของเขาในเดือนสิงหาคม ค.ศ. 1831 เขาใช้ทอรัสเหล็กที่ปลายอีกด้านหนึ่งซึ่งมีการพันลวด (หนึ่งเส้นต่อด้าน) ที่ปลายสายเส้นแรก เขาจ่ายพลังงานจากแบตเตอรี่กัลวานิก และเชื่อมต่อกัลวาโนมิเตอร์กับข้อสรุปของข้อที่สอง การออกแบบคล้ายกับหม้อแปลงไฟฟ้าสมัยใหม่ การเปิดและปิดแรงดันไฟฟ้าที่สายไฟเส้นแรกเป็นระยะ เขาสังเกตเห็นการปะทุของกระแสไฟฟ้าในกระแสไฟฟ้า

กัลวาโนมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่มีความไวสูงสำหรับการวัดกระแสขนาดเล็ก

จึงทรงแสดงอิทธิฤทธิ์ สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากการไหลของกระแสในสายแรกบนสถานะของตัวนำที่สอง ผลกระทบนี้ถูกส่งจากที่หนึ่งไปยังที่สองผ่านแกนกลาง - พรูโลหะ จากผลการวิจัยพบว่าอิทธิพลของแม่เหล็กถาวรที่เคลื่อนที่ในขดลวดบนขดลวดก็ถูกค้นพบเช่นกัน

แล้วฟาราเดย์ก็อธิบายปรากฏการณ์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในแง่ของเส้นแรง อีกวิธีหนึ่งคือการติดตั้งสำหรับสร้างกระแสตรง: แผ่นทองแดงหมุนใกล้กับแม่เหล็ก และลวดเลื่อนไปตามนั้นเป็นตัวสะสมกระแส สิ่งประดิษฐ์นี้เรียกว่าดิสก์ฟาราเดย์

นักวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นไม่ยอมรับความคิดของฟาราเดย์ แต่แมกซ์เวลล์ได้ทำการวิจัยเพื่อสร้างพื้นฐานของทฤษฎีแม่เหล็กของเขา ในปีพ.ศ. 2379 ไมเคิล ฟาราเดย์ได้สร้างความสัมพันธ์สำหรับกระบวนการไฟฟ้าเคมี ซึ่งพวกเขาเรียกว่ากฎการแยกกระแสไฟฟ้าของฟาราเดย์ อันแรกอธิบายอัตราส่วนของมวลของสารที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดและกระแสที่ไหล และอันที่สองอธิบายอัตราส่วนของมวลของสารในสารละลายและมวลของสารที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดสำหรับจำนวนหนึ่ง ไฟฟ้า.

ไฟฟ้ากระแส

งานแรกถูกนำไปใช้ในทางฟิสิกส์ โดยเฉพาะในการอธิบายการทำงานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ไฟฟ้า (หม้อแปลง มอเตอร์ ฯลฯ) กฎของฟาราเดย์กล่าวว่า:

สำหรับวงจร แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของความเร็ว สนามแม่เหล็กซึ่งเคลื่อนที่ผ่านเส้นขอบนี้ด้วยเครื่องหมายลบ

พูดได้เลยว่า พูดง่ายๆ: ยิ่งฟลักซ์แม่เหล็กเคลื่อนผ่านวงจรได้เร็วเท่าใด EMF ก็จะยิ่งสร้างที่ขั้วมากขึ้นเท่านั้น

สูตรมีลักษณะดังนี้:

โดยที่ dФ คือฟลักซ์แม่เหล็ก และ dt คือหน่วยของเวลา เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอนุพันธ์อันดับแรกเทียบกับเวลาคือความเร็ว นั่นคือความเร็วของการเคลื่อนที่ของฟลักซ์แม่เหล็กในกรณีนี้ อย่างไรก็ตาม มันสามารถเคลื่อนที่ได้เหมือนแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็ก (ขดลวดที่มีกระแส - แม่เหล็กไฟฟ้าหรือ แม่เหล็กถาวร) และคอนทัวร์

ในที่นี้ โฟลว์สามารถแสดงได้โดยสูตรต่อไปนี้:

B คือสนามแม่เหล็กและ dS คือพื้นที่ผิว

หากเราพิจารณาขดลวดที่มีบาดแผลหนาแน่น ในขณะที่จำนวนรอบคือ N กฎของฟาราเดย์จะมีลักษณะดังนี้:

ฟลักซ์แม่เหล็กในสูตรสำหรับการหมุนหนึ่งครั้งวัดเป็นเวเบอร์ กระแสที่ไหลในวงจรเรียกว่าอุปนัย

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ของการไหลของกระแสในวงจรปิดภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก

ในสูตรข้างต้น คุณอาจสังเกตเห็นสัญญาณโมดูลัส โดยที่ไม่มีเครื่องหมายเหล่านี้จะมีรูปแบบที่ต่างไปจากเดิมเล็กน้อย เช่น ที่กล่าวไว้ในสูตรแรกที่มีเครื่องหมายลบ

เครื่องหมายลบอธิบายกฎของ Lenz กระแสที่เกิดขึ้นในวงจรจะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาในทิศทางตรงกันข้าม เป็นผลสืบเนื่องมาจากกฎการอนุรักษ์พลังงาน

ทิศทาง กระแสเหนี่ยวนำสามารถกำหนดได้โดยกฎ มือขวาหรือเราพิจารณาอย่างละเอียดในเว็บไซต์ของเรา

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วเนื่องจากปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เครื่องจักรไฟฟ้า หม้อแปลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และมอเตอร์ทำงาน ภาพประกอบแสดงการไหลของกระแสในขดลวดกระดองภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ ในกรณีของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อโรเตอร์หมุนด้วยแรงภายนอก EMF จะเกิดขึ้นในขดลวดของโรเตอร์ กระแสจะสร้างสนามแม่เหล็กในทิศทางตรงกันข้าม (เครื่องหมายลบเดียวกันในสูตร) ยิ่งกระแสที่ดึงมาจากเครื่องกำเนิดโหลดมากเท่าใด สนามแม่เหล็กก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และการหมุนก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น

และในทางกลับกัน เมื่อกระแสไหลในโรเตอร์ สนามจะเกิดขึ้นซึ่งโต้ตอบกับสนามสเตเตอร์และโรเตอร์จะเริ่มหมุน เมื่อโหลดเพลา กระแสในสเตเตอร์และโรเตอร์จะเพิ่มขึ้น และจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการสลับของขดลวด แต่นี่เป็นอีกหัวข้อหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบเครื่องจักรไฟฟ้า

ที่หัวใจของการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่คือสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับที่เกิดขึ้นจากการไหลของกระแสสลับในขดลวดปฐมภูมิ

หากคุณต้องการศึกษาปัญหาโดยละเอียดยิ่งขึ้น เราแนะนำให้ดูวิดีโอที่อธิบายกฎของฟาราเดย์สำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างง่ายดายและชัดเจน:

อิเล็กโทรไลซิส

นอกเหนือจากการวิจัยเกี่ยวกับ EMF และการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังได้ค้นพบสิ่งใหม่ๆ ในสาขาอื่นๆ รวมทั้งเคมีอีกด้วย

เมื่อกระแสไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์ ไอออน (บวกและลบ) จะเริ่มพุ่งไปที่อิเล็กโทรด ขั้วลบเคลื่อนไปทางขั้วบวก ขั้วบวกไปทางขั้วลบ ในเวลาเดียวกัน สารจำนวนหนึ่งจะถูกปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดตัวใดตัวหนึ่งซึ่งมีอยู่ในอิเล็กโทรไลต์

ฟาราเดย์ทำการทดลอง โดยส่งกระแสต่างๆ ผ่านอิเล็กโทรไลต์ และวัดมวลของสารที่สะสมอยู่บนอิเล็กโทรด โดยสรุปรูปแบบ

m คือมวลของสาร q คือประจุ และ k ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์

และประจุสามารถแสดงในรูปของกระแสในช่วงเวลาหนึ่ง:

ผม=q/t, แล้ว q = i*t

ตอนนี้คุณสามารถกำหนดมวลของสารที่จะปล่อยออกมา โดยรู้กระแสและเวลาที่มันไหล นี่เรียกว่ากฎข้อที่หนึ่งของฟาราเดย์แห่งอิเล็กโทรไลซิส

กฎหมายที่สอง:

น้ำหนัก องค์ประกอบทางเคมีซึ่งจะตกลงบนอิเล็กโทรด เป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลที่เท่ากันของธาตุ (มวลโมลาร์หารด้วยตัวเลขที่ขึ้นกับ ปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับสาร)

จากที่กล่าวมาข้างต้น กฎหมายเหล่านี้จึงถูกรวมเข้าเป็นสูตร:

m คือมวลของสารที่ปล่อยออกมาเป็นกรัม n คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนในกระบวนการอิเล็กโทรด F=986485 C/mol คือเลขฟาราเดย์ t คือเวลาเป็นวินาที M คือมวลโมลาร์ของ สารกรัม/โมล

ในความเป็นจริงเนื่องจาก เหตุผลต่างๆ, มวลของสารที่ปล่อยออกมานั้นน้อยกว่าที่คำนวณได้ (เมื่อคำนวณโดยคำนึงถึงกระแสที่ไหล) อัตราส่วนของมวลตามทฤษฎีและมวลจริงเรียกว่าเอาต์พุตปัจจุบัน:

B t \u003d 100% * m calc / m ทฤษฎี

กฎหมายของฟาราเดย์มีส่วนสำคัญต่อการพัฒนา วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ต้องขอบคุณงานของเขาที่ทำให้เรามีมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (รวมถึงงานของผู้ติดตามของเขาด้วย) การทำงานของ EMF และปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เรามีอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทันสมัยเกือบทั้งหมด รวมทั้งลำโพงและไมโครโฟน โดยที่การฟังเสียงที่บันทึกและการสื่อสารด้วยเสียงนั้นเป็นไปไม่ได้ กระบวนการอิเล็กโทรลิซิสใช้ในวัสดุเคลือบด้วยวิธีกัลวานิกซึ่งมีทั้งคุณค่าการตกแต่งและการใช้งานจริง

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง:

ชอบ( 0 ) ฉันไม่ชอบ( 0 )