V{maketoc}

! قانون اول ((فارادی)) در ((الکترولیز)):

*وقتی که ((جریان الکتریکی)) از ((محلول ها))یی مثل ((اسید سولفوریک)) رقیق می گذرد، ((آب)) به اجزایش ((هیدروژن)) و ((اکسیژن)) تجزیه می شود. آنها در اطراف صفحات متصل به قطب های منفی و مثبت باتری آزاد می شوند. محلول هایی از این نوع که با گذشتن جریان از آنها به طور شیمیائی تجزیه می شوند ((الکترولیت)) نامیده می شوند. و فرایند ((الکترولیز|تجزیه ماده بر اثر جریان الکتریکی)) به ((الکترولیز)) معروف است و رساناهایی را که در الکترولیت فرو می برند و جریان را به آن می رسانند ((الکترود)) نام نهاده اند. الکترود مثبت به ((آند)) و الکترود منفی به ((کاتد)) معروف است.

*محصولات ((تجزیه الکترولیت)) مثال اکسیژن و هیدروژن تا وقتی که جریان عبور می کند بر الکترودها می نشینند. جرم ماده ای که در الکترود آزاد می شود را می توان اندازه گرفت. اگر محلول چنان انتخاب شود که ماده آزاد شده بر الکترود رسوب کند، این ((جرم)) را می توان به آسانی اندازه گرفت. مثلا اگر از ((محلول سلفات مس)) جریان بگذرد، ((مس)) بر کاتد رسوب می کند. این پدیده را در صورتیکه مثلا کاتد از ((کربن)) ساخته شده باشد، می توان به آسانی مشاهده کرد. لایه نازک مس بر سطح سیاه کربن به وضوح مشاهده می شود. با وزن کردن کاتد قبل و بعد از آزمایش می توان جرم فلز رسوب کرده را دقیقا معین کرد.

*((اندازه گیری)) نشان می دهد که جرم ((ماده)) آزاد شده در هر ((الکترود)) به ((جریان الکتریکی)) و مدت ((الکترولیز)) بستگی دارد. با بستن مدار برای فواصل زمانی متفاوت می توان اطمینان یافت که جرم ماده آزاد شده با مدت زمان عبور جریان متناسب است. بنابراین ، جرم آزاد شده در الکترولیز هم با جریان الکتریکی و هم با مدت زمان انجام آزمایش متناسب است. پس به حاصلضرب آنها نیز وابستگی دارد. اما این حاصلضرب مساوی باری است که از الکترولیت گذشته است. در نتیجه جرم ((ماده)) آزاد شده در الکترود متناسب است با بار یامقدار ((الکتریسته)) ای که از الکترولیت گذشته است. این قانون مهم را اولین بار ((فارادی)) وضع کرد. و به ((قوانین فارادی در الکترولیت ها|قانون اول فارادی در الکترولیت ها)) معروف است.

*اگر m جرم ماده رسوب کرده ، I جریان الکتریکی ، t زمان الکترولیز و q بار کلی باشد که در مدت زمان t از الکترولیت گذشته است. قانون اول فارادی به شکل زیر نوشته می شود. ''m=Kq=KIt'' که در آن K ضریب تناسب است. با فرض اینکه q=1 C (با کل یک کولن) باشد، در می یابیم که ضریب K مساوی جرم ماده آزاد شده توسط بار 1C ، یا به عبارت دیگر جرم ماده آزاد شده توسط جریان 1A درمدت 1S زمان است.

*بررسی های فارادی نشان داد که هر ماده مقدار K معینی دارد که مشخصه آن ماده است. مثلا در الکترولیز ((نیترات نقره)) ، بار 1C مقدار ((نقره)) 1.1180mg را آزاد می کند. همین مقدار نقره توسط 1C در الکترولیز هر نمک نقره مثلا ((کلرور نقره)) ومانند آن آزاد می شود. جرم ماده آزاد شده در الکترولیز نمک هر فلز دیگری با این ، تفاوت خواهد داشت. کمیت K ((هم ارز الکتروشیمیایی)) ماده داده نامیده می شود.

! تعریف ((هم ارز الکتروشمیایی)):

هم ارز الکتروشیمیایی یک جسم عبارت است از ((جرم)) آزاد شده از این جسم در ((الکترولیز)) وقتی که یک کولن ((الکتریسته)) از محلول بگذرد.

! قانون دوم فارادی:

با توجه به اینکه هم ارز الکتروشیمیایی مواد مختلف بسیار متفاوت است، چه خواصی از جسم هم ارز الکتروشیمیایی آنرا تعیین می کنند؟ پاسخ این سوال در قانون مهم دیگری که آن را نیز فارادی با آزمایش به اثبات رساند نهفته است.

*__قانون دوم فارادی:__ هم ارز الکتروشیمیایی اجسام مختلف با ((جرم مولی)) آنها متناسب است و با ((ظرفیت شیمیایی)) آنها نسبت عکس دارد. ظرفیت شیمیایی هر اتمی را تعداد ((اتم)) های ((هیدروژن)) تعریف می کنند که می توانند با آن ترکیب یا جانشین آن شوند.

*__مثال عددی برای توضیح قانون دوم:__ جرم مولی ((نقره)) 0.1079Kg/mol و ظرفیت آن مساوی یک است. جرم مولی ((روی)) 0.0651Kg/mol و ظرفیت آن دو است. بنابر این مطابق قانون دوم فارادی نسبت هم ارز الکتروشیمیائی نقره و روی برابر است با:
3.30=(0.0654/2)/(0.1079/1)

*اگر هم ارز الکتروشیمیایی یک جسم را با [K[Kg/C ، جرم مولی آن را با [M[Kg/mol و ظرفیت آنرا با ( 1,2,3,...) n نمایش دهیم، می توان قانون دوم فارادی را به این شکل (K=(1/F)(M/n نوشت. در اینجا F ضریب تناسب و ثابب عمومی است. یعنی برای تمام اجسام مقدار یکسان دارد کمیت F به ثابت فارادی معروف است. مقدار آن که با آزمایش معین شده برابر است با: F=96484C/mol

*برخی عناصردر ترکیبات مختلف ظرفیت های متفاوتی از خود نشان می دهند مانند ((مس)) که یک فلز دو ظرفیتی است. بنابر این مس دو ((هم ارز الکتروشیمیایی)) دارد. نسبت ((جرم مولی)) هر جسم به ((ظرفیت شیمیایی)) آن ((هم ارز شیمیایی)) آن جسم نامیده می شود. این نسبت مبین ((جرم)) جسمی است که برای جایگزین یک مول ((هیدروژن)) در ترکیبات لازم است.

*برای اجسام تک ظرفیتی هم ارز الکتروشیمیایی اجسام با هم ارزشیمیایی آنها متناسب است. بنابر این دو قانون فارادی را در هم ادغام می کنیم که در آن جرم ماده آزاد شده بر اثر عبور مقدار ((الکتریسته)) q از ((تجزیه الکترولیت|الکترولیت)) است این فرمول m=(1/F)(M/n) q مفهوم فیزیکی ساده ای دارد. ثابت فارادی F به عدد مساوی با باری (q) است که باید از هر الکترولیتی بگذرد تامقدار جسم آزاد شده در ((الکترود))ها با ((هم ارز شیمیایی)) آن جسم (M/n) برابر باشد.

! مباحث مرتبط با عنوان:

*((الکترولیز))
*((جریان الکتریکی))
*((تجزیه شیمیایی آب))
*((الکترولیت)) ، ((الکترود))
*((الکترولیز|تجزیه ماده بر اثر جریان الکتریکی))
*((آند)) ، ((کاتد))
*((تجزیه الکترولیت))
*((محلول سلفات مس))
*((قوانین فارادی در الکترولیت ها|قانون اول فارادی در الکترولیت ها))
*((هم ارز الکتروشیمیایی))
*((هم ارز شیمیایی))