1833 年に英国の科学者マイケル ファラデーによって最初に記述され、1834 年に彼のジャーナル ファラデーの電気分解の法則で発表された、電気分解効果の大きさを表すために化学で使用される 2 つの量的規則。化学の法則に従って、(1) の量電極と電解質の境界での電流によって生成される化学変化は、使用される電気の量に比例し、(2) 異なる物質で同じ量の電気によって生成される化学変化の量は、それらの当量に比例します。電子の移動、および物質の当量は、電子の移動または損失に関連するグラム単位の式の重量です。 2 つ以上の原子価を持つ物質の場合、式の重みは材料の原子価の数で除算されます。 1 つの当量単位で化学変化を起こすのに必要な電気量は、ファラデー量として表示されています。 1 クーロンの電気は、96,485.3321233 クーロンのエネルギーに相当します。たとえば、溶融塩化マグネシウム、MgCl2 の電気分解では、1 ファラデーの電気で 24.305/2 g のマグネシウムが陰極に堆積します (マグネシウムの原子量は 24.305 で原子価が 2 であるため、2 を得ることができることを意味します)。電子) と正極で 35.453 g の塩素を放出します (塩素の原子量は 35.453 であるため)。
ファラデーの第一法則
電気分解の法則では、電解液から生成または放出されるイオンの質量で測定される反応の量は、電解液を流れる電流の量に比例すると述べられています。電流 (アンペア) は、1 秒間に回路を通過するクーロン (Q) の数として定義されます。
生成または反応したイオンの質量 (m) は、電流 Q
に等しいm ∝ Q
m =ZQ.
この場合、Z は比例定数であり、問題の元素の化学当量としても知られています。
1 秒間に 1 クーロンの電荷の流れの場合、m =Z は流量に等しくなります。
この場合、Z は比例定数であり、問題の元素の化学当量としても知られています。
1 秒間に 1 クーロンの電荷の流れの場合、m =Z は流量に等しくなります。
反応に関与する物質の質量は、式の比例定数と同じです。 1 クーロン電荷の電気化学的等価質量は、記号 Z で表されます。
1 クーロンの電荷は、重量に換算すると 1 つの匹敵する質量に相当します。
電気分解のファラデーの第 2 法則
同じ量の電気が電解液を通過する場合、遊離する異なる物質の数は、電解プロセス全体で遊離する物質の化学当量に比例します (当量は、金属の原子質量と陽イオンを還元するのに必要な電子の数)
これらの電気分解方程式から、酸化還元に必要な電気量は、電極反応の化学量論に依存することが推測できます。これについては、以下で詳しく説明します。
実例として、
N a+ + e- → N a
ご覧のとおり、測定単位であるナトリウムイオン 1 モルを還元するには、電子 1 モルが必要です。
その結果、1 モルの電子の電荷は次のようになります。N
NA X 1.6021 X10-19 C=6.02 X1023mol-1X 1.6021 X10-19C =96487 C mol-1
ファラデーは、電子の単位モルごとに輸送される電気の量として定義され、文字 F で表されます。したがって、1 ファラデーは、電子の単位モルごとに運ばれる電荷として定義されます。
それは、電解される物質の性質と、電解反応の生成物が何であるかを決定するために使用される電極の種類に依存します.プラチナや金などの不活性電極は、化学プロセスに関与せず、代わりに反応中に電子のソースまたはシンクとしてのみ機能する電極であることに注意することが重要です。一方、反応性電極の場合、電極は反応そのものに関与します。
その結果、電極が反応性か不活性かによって、電気分解から異なる化合物が生成されます。さらに、電解セルに存在する酸化種と還元種、およびそれらの標準電極電位は、電解生成物に影響を与えます。
結論
すべての電気化学プロセスは、自然発生的であれ誘導的であれ、物質の酸化および還元中に一定量の電荷の移動を伴います。電極プロセスのために作成したすべての半反応は、その電荷を運ぶ役割を担う電子を考慮に入れています。電気分解のファラデーの法則は、各電極で生成される物質の量は、電気分解プロセス中にセルを通過する電荷の量に正比例すると述べています。電子/原子またはイオンに関して明確な酸化/還元変化を持つ物質は、同じ酸化/還元変化を持つ物質と同じモル量で生成されません。ただし、これらの追加の比率を考慮すると、法律はすべての場合に正しい.
