法拉第电解定律
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英国物理学家和化学家M.法拉第在总结大量实验结果的基础上,于1834年所确定的关于电
在电极上析出(或溶解)的物质的质量m同通过电解液的总电量Q(即电流强度I与通电时间t的乘积)成正比,即
m=K Q=K It,
其中比例系数K的值同所析出(或溶解)的物质有关,叫做该物质的电化学当量(简称电化
当通过各电解液的总电量Q相同时,在电极上析出(或溶解)的物质的质量m同各物质的化学当量C(即原子量A与原子价Z之比值)成正比。电解第二定律也可表述为:物质的电化学当量K同其化学当量C成正比,即
式中比例系数α对所有的物质都有相同的数值,通常把它写成 1/F,F叫做法拉第常数,简称法拉第,其值为9.648455×104库仑/摩尔。
可以把电解第一定律和电解第二定律合用一个公式表示如下
若物质的质量m以克表示时的数值恰等于其化学当量
,则称物质的量为1克当量。按照法拉第电解定律,在电极上析出(或溶解)一克当量物质所需的电荷量为F。
当物质的量为一摩尔时,组成该物质的原子个数等于阿伏伽德罗常数N o,其值约为6.022×1023每摩尔。因此,按照法拉第定律,在电极上析出一摩尔物质所需的电量Z F,它等于N o个Z价离子所带电量的绝对值之和。每一Z价离子所带电量的绝对值等于基本电荷e(电子所带电量的绝对值,约为1.602×10-19库仑)的Z倍,由此可见
即基本电荷e等于法拉第常数F与阿伏伽德罗常数N o之比。
法拉第电解定律是电化学中的重要定律,在电化生产中经常用到它。历史上,法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念,这对于导致基本电荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。在R.A.密立根测定电子的电荷e以后,曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数N o。