Это — первый закон Фарадея.

Один и тот же ток, проходя одинаковое время через различные электролиты, выделяет на электродах различное количество вещества. Количество вещества в миллиграммах, выделяемое на электроде током в 1 а в течение 1 сек., называется электрохимическим эквивалентом и обозначается буквой .

Электрохимический эквивалент можно определить опытным путем.

Пусть имеется гальваническая ванна с раствором медного купороса. Точное взвешивание катодной пластины до опыта показало, что вес ее, предположим, 50 г. Присоединяем источник тока н устанавливаем в цепи ток I=3 а. По истечении 30 мин выключаем ток и вторично взвешиваем катодную пластину. За счет отлагаемой меди вес ее увеличился до 51,7766 г.

Следовательно, при токе 3 а за время 30 мин. (1800 сек.) выделилось меди 51,7766—50=1,7766 г или 1776,6 мг. Ток в 1 а в течение 1 сек. выделил бы:

Так, опытным путем мы нашли электрохимический эквивалент меди.

Производя подобные опыты с разнообразными электролитами, мы можем найти электрохимические эквиваленты для других веществ.

Ниже приведены электрохимические эквиваленты ряда веществ:

t— время в секундах; Q — количество электричества в кулонах.

Пример 1. Определить, какое количество металлического никеля выделит на катоде из 'раствора сернокислого никеля ток 5 а в течение 20 мин.

I=5 а;

t=20 мин.=1200 сек.;

=0,304;

М=?

M = It=0,304 • 5 • 1200- 1824 мг.

Необходимо заметить, что количество вещества, выделяющегося при электролизе, не зависит от формы гальванической ванны, концентрации раствора, температуры и т. п.

39. Второй закон Фарадея

Если подсчитать отношение электрохимического эквивалента вещества к его химическому эквиваленту, то для всех веществ мы получим одно и то же число — 0,01036 (табл. 9).

Второй закон Фарадея устанавливает пропорциональность между электрохимическим и химическим эквивалентами.

Пользуясь вторым законом Фарадея, можно вычислить электрохимический эквивалент вещества.

Пример 2. Вычислить электрохимический эквивалент цинка, если атомный вес его 65,37, а валентность 2.

А= 65,37;

n=2;

а=?

Второй закон Фарадея показывает, от каких свойств вещества зависит величина его электрохимического эквивалента:

Из химии известно, что грамм-эквивалентом вещества называется число граммов, равное химическому эквиваленту этого вещества. Так, например, химический эквивалент серебра 107,88. Грамм-эквивалент серебра 107,88 г.

Если 1 к электричества, протекающий через раствор азотнокислого серебра, выделяет 1,118 мг серебра, то для того чтобы выделить не 1,118 мг, а 107,88 г, нужно не 1 /с, а 107,88.1000:1,118=96 500 к. То же количество электричества необходимо, чтобы выделить 1,008 г водорода, 29,34 г никеля, 9,03 е алюминия и т. Д. Следовательно, чтобы выделить при электролизе один грамм-эквивалент любого вещества, нужно 96500 к. Это число носит название числа Фарадея. Путем разнообразных опытов установлено, что в грамм-эквиваленте любого одновалентного вещества заключается 6,06•1023 атомов. Таким образом, 1,008 г водорода и 107,88 г серебра содержат одинаковое число атомов. В грамм-эквиваленте двухвалентного вещества атомов вдвое меньше, трехвалентного — втрое меньше, чем в атоме одновалентного вещества.

Если для выделения одного грамм-эквивалента вещества необходимо 96500 к, а в каждом грамм-эквиваленте содержится 6,06-1023 атомов, то каждый атом вещества несет с собой заряд:

Нейтральная молекула поваренной соли (NaCl), попадая в раствор, будет разлагаться на положительный ион натрия Na с зарядом +е=16•10^-20 к и отрицательный ион хлора Сl с зарядом —е=16•10^-20 к. Молекула хлористого цинка ZnCb₂ будет диссоциировать на отрицательно заряженную группу двух атомов хлора с зарядом —2е = 2•16•10^-20 к и положительно заряженный ион цинка с зарядом +2е = 16•10^-20 к.

Ион водорода, потерявший один электрон, будет обладать положительным зарядом е= 16•10^-20 к. Поэтому число 16•10^-20 к представляет собой элементарный электрический заряд, величину заряда электрона или протона.

Каждый n-валентный элемент, превращаясь в ион, теряет или приобретает n электронов. Таким образом, явление электролиза подтверждает справедливость электронной теории.