Az első és a második Faraday-törvény - a természettudományok
Az első Faraday-törvény
Az elektrolízis egy fizikai-kémiai folyamat, melyet különböző anyagok oldataiban elektrodák (katód és anód) segítségével végzünk. Számos olyan anyag van, amely kémiailag bomlik fel alkotóelemekként, amikor áthaladnak a megoldáson vagy elektromos áramot olvadnak. Elektrolitoknak nevezik őket. Ezek közé tartozik számos sav, só és bázis. Megkülönböztetni az erős és gyenge elektrolitokat, de ez a részleg önkényes. Bizonyos esetekben a gyenge elektrolitok erősek és fordítva.
Az oldat vagy az elektrolit olvadék áramlása során különböző fémek települnek az elektródákra (savak esetében a hidrogén egyszerűen felszabadul). Ezzel a tulajdonsággal kiszámíthatja a kibocsátott anyag tömegét. Az ilyen kísérletekhez réz-szulfát-oldatot használnak. A szénkatódon a folyó áramlásánál könnyen látható egy piros réz betét. A kísérlet előtt és után a tömege közötti különbség a megmaradt réz tömege. Ez attól függ, hogy mennyi villamos energia van átment a megoldáson.
Az első Faraday-törvény a következőképpen fogalmazható meg: a katódon felszabaduló m anyag tömege közvetlenül arányos az elektrolit oldatával vagy olvadékával áthaladó elektromos áram (elektromos töltés q) mennyiségével. Ezt a törvényt a következő képlet adja meg: m = KI = Kqt, ahol K az arányossági együttható. Ezt egy anyag elektrokémiai egyenértékének nevezik. Minden egyes anyag esetében különböző értékeket vesz fel. Numerikusan megegyezik az elektródon felszabaduló anyag tömegével 1 másodpercen belül, 1 amper áramerősséggel.
Faraday második törvénye
Speciális táblázatokban az elektrokémiai egyenértékek különböző anyagok értékeit láthatjuk. Észre fogja venni, hogy ezek az értékek jelentősen eltérnek egymástól. Faraday magyarázatot adott erre a különbségre. Kiderült, hogy az anyag elektrokémiai vegyülete egyenesen arányos a kémiai ekvivalensével. Ezt a kijelentést Faraday második törvényének nevezik. Igazságát kísérletileg megerősítették.
A Faraday második törvényét kifejező képlet így néz ki: K = M / F * n, ahol M a moláris tömeg, és n a valencia. A moláris tömeg és a vegyérték arányát kémiai ekvivalensnek nevezzük.
Az 1 / F érték minden anyag esetében ugyanolyan értékű. F az úgynevezett Faraday-konstans. 96,484 sejt / mol. Ez az érték azt az árammennyiséget jelöli, amelyet az elektrolit oldatán vagy olvadékán át kell átadni, hogy az anyag egy mólja a katódra települjön. Az 1 / F azt mutatja meg, hogy mennyi anyagmennyiség merül fel a katódon, ha 1 CI töltés jár.