화학에 사용 된 두 가지 정량적 규칙은 1833 년 영국 과학자 Michael Faraday에 의해 원래 묘사되고 1834 년 Faraday의 전기 분해 법칙에 발표 된 전해 효과의 크기를 정량화하기 위해 사용 된 두 가지 정량적 규칙입니다. 화학 법칙에 따라 전기 전해질에 의해 생성 된 화학적 변화의 양은 직접적으로 경계를 이루고 있습니다. 다른 물질에서 동일한 양의 전기에 의해 생성 된 화학적 변화의 양은 동등한 무게에 직접 비례합니다.
전극의 정의는 무엇입니까?
전극은 사용 된 정의에 따라 전류가 전해질 또는 회로에 들어가는 지점으로 설명 될 수 있습니다. 전류가 전극을 떠날 때, 그것은 음극이라고하며, 전류가 전극으로 들어가면 양극이라고합니다.
전기 전류는 전기 화학 세포의 1 차 성분으로 작용하는 전극을 통해 흐릅니다. 전극은 제대로 작동하기 위해서는 좋은 전기 도체 여야합니다. 반응에 참여하지 않는 불활성 전극이 있지만 드물다. 전극은 금, 백금, 탄소, 흑연, 금속 또는 이들 재료의 조합으로 만들어 질 수 있습니다. 세포에서 산화 감소 공정 동안, 전극은 반응이 발생하기위한 표면으로서 작용한다.
전해 셀이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?
전기는 전기 에너지를 변환하는 전기 화학적 세포 인 전해 세포에 의해 화학 전위 에너지로 전환됩니다. 우리는 이미 전기 분해를 조사했기 때문에 전해 세포가 전기 분해 공정에 관여한다고 가정하는 것이 합리적입니다. 전해 세포로도 알려진 이차 세포는 충전 가능하며, 이들 세포에서 가역적 화학 공정이 일어난다는 것을 의미한다. 이들 세포의 양극은 항상 양성이지만, 음극은 이들 세포에서 항상 음성이다.
첫 번째 법률
Michael Faraday에 따르면, 전극에 증착 된 요소의 질량은 전극에 적용된 쿨롱 또는 쿨롱의 전하에 정확히 비례합니다.
m∝q
mq =z
-
m은 전극에 퇴적되거나 방출 된 재료 (그램)의 질량을 나타냅니다.
-
q는 전하량 (쿨롱으로 측정) 또는 장치를 통해 흐르는 에너지입니다.
식 (1)의 비례가 제거되면 결과는 -
입니다.m =zq
이 경우 z는 비례 상수를 나타냅니다. 측정 단위는 쿨롱 (g/c) 당 그램입니다. 그것은 특정 원에서 전기 화학적 등가라고합니다. Z는 전기 분해 동안 전기 분해 동안 전극에 증착 된 재료의 질량으로 단일 전기 쿨롱의 적용을 피한다.
물질의 전기 화학적 등가 (E.C.E.)를 이러한 맥락에서 비례의 상수라고합니다. 이 경우, 동등한 전하 등가는 전하 단위당 증착 된 재료의 질량으로 정의 될 수있다.
제 2 법칙
Faraday는 동일한 양의 전류가 직렬로 연결된 다른 전해질/요소를 통과 할 때, G의 전극에서 해방 된 물질의 질량은 문제의 전해질/요소의 화학적 등가/등가 중량에 직접 비례한다는 것을 발견했다. 계산에 따르면, 이것은 몰 질량 (m)을 원자가 (v)로 나눈 것과 같습니다.
여기서 w는 재료의 질량을 나타냅니다
e =킬로그램의 물질의 동등한 무게.
w1/w2 =e1/e2
로 표현할 수도 있습니다.물질의 동등한 무게 또는 화학적 등가를 고려할 때 물질의 원자 중량의 원자가 비율로 정의 될 수 있습니다.
동등한 중량 =원자 중량/용가
Faraday의 전기 분해 제 2 법칙에 대한 추가 설명은 다음 예에 의해 제공 될 수 있습니다 -
서로 직렬로 연결된 세 가지 다른 전해 세포에서 발생하는 세 가지 별개의 화학 반응을 고려해 봅시다. 제 1 전해 세포에서, 나트륨 이온은 전자를 얻고 나트륨으로 변형된다고 가정한다.
na + + e- → na
반응 후 2 차 전해 세포에서-
cu+ 2+ 2e- → cu
반응 후 3 차 전해 세포에서-
al3 ++ 3e- → al
y 몰의 전자가 세 가지 세포를 통해 전달 될 때, 전자가 모두 양성이라고 가정하면 나트륨, 알루미늄 및 구리의 질량이 각각 23y 그램, 9 세 그램 및 31.75y 그램입니다.
하나의 이온을 줄이려면 감소를 달성하기 위해 한 몰의 전자를 사용해야합니다. 우리 모두 알다시피, 한 전자의 전하는 다른 전자의 전하와 동일합니다.
1.6021 × 10-19
1 몰의 탄소와 1 몰의 전자는
에 해당합니다.6.023 × 1023
전자. 결과적으로 한 두더지의 전자에 대한 전하는 -
(6.023 × 1023) × (1.6021 × 10-19c) =96500 c
1 Faraday는 96500 C와 같은 전하 단위입니다.
우리가 전해 세포를 통해 하나의 전하를 전송하면, 물질의 동등한 무게의 1 그램이 해당 세포에 증착됩니다. 결과적으로, 우리는 글을 쓸 수 있습니다 -
w =(q / 96500) × e
첫 번째와 두 번째 법칙을 결합하면 다음 결과를 얻습니다.
z =e / 96500
화학적 등가 또는 등가 중량
Faraday의 전기 분해 법칙에 따르면, 물질의 화학적 등가 또는 등가 중량을 계산할 수 있으며, 이는 수소의 단위 중량을 결합하거나 변위하는 하위 테넌시와 동등한 질량 또는 중량으로 정의됩니다.
결과적으로, 수소의 화학 물질은 1 위입니다. 물질의 원자가가 대체하거나 결합 할 수있는 수소 원자의 수와 같다는 점을 감안할 때, 물질의 화학적 등가는 물질의 원자 중량과 물질의 원자가의 비율로 정의 될 수있다.
화학적 등가 =Atomic Weightvalency
결론
전기 분해의 결과로 증착 된 화학 물질의 양은 지금까지 전해질을 통해 흐르는 전기의 양에 비례하는 것으로 결정되었습니다. 전기 분해는 전해질을 통과하는 전력의 양에 비례 할뿐만 아니라 다른 많은 요인에 의존하는 화학 물질을 퇴적시킵니다. 모든 재료는 원자 무게를 가질 것이며, 이는 독특합니다. 같은 수의 원자를 함유하더라도 다른 물질은 다른 질량을 가질 것입니다.
다시, 전극 상에 증착 된 원자의 양은 전극에 존재하는 밸런스의 수에 의존한다. 원자가의 값이 높다는 것은 동일한 양의 전력에 대해 증착 된 원자의 수가 더 작다는 것을 의미합니다. 반면에, 원자가의 값이 낮을 때, 동일한 양의 에너지에 대해 더 많은 수의 증착 된 원자가 달성 될 것이다.
증착 된 화학 물질의 질량은 동일한 양의 전력 또는 전하가 동일한 유형의 다양한 전해질을 통과 할 때 화학 물질의 원자 중량에 직접적으로 비례하고 화학 물질의 원자가에 반비례합니다.
패러데이의 전기 분해 제 2 법칙은 동일한 수의 전해질을 통해 동일한 양의 전기가 전달 될 때, 증착 된 물질의 질량은 전해질에 증착 된 화학 물질의 화학 물질 또는 등가 중량에 비례한다고 말합니다.
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