फैराडे के इलेक्ट्रोलिसिस के नियम

फैराडे के इलेक्ट्रोलिसिस के नियम माइकल फैराडे के इलेक्ट्रोकेमिकल अनुसंधान पर आधारित मात्रात्मक संबंध हैं, जिसे उन्होंने 1836 में प्रकाशित किया था।

ये कानून जारी किए गए पदार्थों की मात्रा के बीच संबंध निर्धारित करते हैं इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान और बिजली की मात्रा इलेक्ट्रोलाइट से होकर गुजरी। फैराडे के नियम दो हैं। वैज्ञानिक साहित्य और पाठ्यपुस्तकों में इन कानूनों के अलग-अलग सूत्र हैं।

इलेक्ट्रोलीज़ - पारित होने के दौरान इसके घटक पदार्थों के इलेक्ट्रोलाइट से रिलीज बिजली... उदाहरण के लिए, जब एक विद्युत प्रवाह थोड़ा अम्लीकृत पानी से गुजरता है, तो पानी अपने घटक भागों - गैसों (ऑक्सीजन और हाइड्रोजन) में विघटित हो जाता है।

इलेक्ट्रोलाइट से निकलने वाले पदार्थ की मात्रा इलेक्ट्रोलाइट से गुजरने वाली बिजली की मात्रा के समानुपाती होती है, अर्थात, वर्तमान समय की ताकत का गुणनफल जिस समय के दौरान यह प्रवाहित होता है। इसलिए, इलेक्ट्रोलिसिस की घटना वर्तमान की ताकत को मापने और निर्धारित करने के लिए काम कर सकती है वर्तमान इकाइयां.

इलेक्ट्रोलाइट - एक समाधान और आम तौर पर एक जटिल तरल जो विद्युत प्रवाह का संचालन करता है।बैटरी में, इलेक्ट्रोलाइट सल्फ्यूरिक एसिड (सीसा में) या कास्टिक पोटाश या कास्टिक सोडा (लौह-निकल में) का समाधान होता है। गैल्वेनिक कोशिकाओं में, किसी भी रासायनिक यौगिक (अमोनिया, कॉपर सल्फेट, आदि) के समाधान भी इलेक्ट्रोलाइट के रूप में काम करते हैं।

माइकल फैराडे (1791 - 1867)

माइकल फैराडे (1791 - 1867) - अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी, विद्युत चुम्बकीय घटना के आधुनिक सिद्धांत के संस्थापक। उन्होंने अपने कामकाजी जीवन की शुरुआत एक बुकबाइंडिंग वर्कशॉप में प्रशिक्षु के रूप में की। उन्होंने केवल एक प्रारंभिक शिक्षा प्राप्त की, लेकिन स्वतंत्र रूप से विज्ञान का अध्ययन किया और रसायनज्ञ देवी के प्रयोगशाला सहायक के रूप में काम किया, वे एक महान वैज्ञानिक, सबसे महान प्रयोगात्मक भौतिकविदों में से एक बन गए।

फैराडे ने खोला विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटनाइलेक्ट्रोलिसिस के नियम, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के सिद्धांत को विकसित किया और रखा आधुनिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र अवधारणाओं की नींव… वे पहले वैज्ञानिक थे जिन्हें विद्युत चुम्बकीय घटना की कंपन, तरंग प्रकृति का विचार था।

फैराडे का इलेक्ट्रोलिसिस का पहला नियम

किसी पदार्थ का द्रव्यमान जो इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एक इलेक्ट्रोड पर अवक्षेपित होता है, उस इलेक्ट्रोड को हस्तांतरित बिजली की मात्रा (इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से पारित) के सीधे आनुपातिक होता है। बिजली की मात्रा विद्युत आवेश की मात्रा को संदर्भित करती है, जिसे आमतौर पर पेंडेंट में मापा जाता है।

फैराडे का इलेक्ट्रोलिसिस का दूसरा नियम

बिजली की दी गई मात्रा (इलेक्ट्रिकल चार्ज) के लिए, इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एक इलेक्ट्रोड पर जमा होने वाले रासायनिक तत्व का द्रव्यमान उस तत्व के समतुल्य द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक होता है। किसी पदार्थ का समतुल्य द्रव्यमान उसके दाढ़ द्रव्यमान को एक पूर्ण संख्या से विभाजित किया जाता है, जो उस रासायनिक प्रतिक्रिया पर निर्भर करता है जिसमें पदार्थ शामिल होता है।

या

बिजली की समान मात्रा इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोड पर विभिन्न पदार्थों के बराबर द्रव्यमान की रिहाई की ओर ले जाती है। किसी पदार्थ के समतुल्य के एक मोल को मुक्त करने के लिए उतनी ही मात्रा में बिजली खर्च करनी पड़ती है, यानी 96485 C. इस विद्युत रासायनिक स्थिरांक को कहा जाता है फैराडे संख्या.

फैराडे के नियम गणितीय रूप में

• मीटर इलेक्ट्रोड पर जमा पदार्थ का द्रव्यमान है;

• Q इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान पारित पेंडेंट में कुल विद्युत आवेश का मान है;

• एफ = 96485.33 (83) सी / मोल - फैराडे की संख्या;

• M, g/mol में तत्व का दाढ़ द्रव्यमान है;

• जेड - किसी पदार्थ के आयनों की वैलेंस संख्या (इलेक्ट्रॉन प्रति आयन);

• एम / जेड - इलेक्ट्रोड पर लागू पदार्थ के समतुल्य द्रव्यमान।

फैराडे के इलेक्ट्रोलिसिस के पहले कानून पर लागू, एम, एफ, और जेड स्थिरांक हैं, इसलिए क्यू जितना अधिक होगा, उतना अधिक एम होगा।

फैराडे के विद्युत अपघटन के दूसरे नियम के अनुसार, Q, F और z स्थिरांक हैं, इसलिए जितना अधिक M/z होगा, उतना ही अधिक m होगा।

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• n इलेक्ट्रोड पर छोड़े गए मोल्स (पदार्थ की मात्रा) की संख्या है: n = m / M।

• टी इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से प्रत्यक्ष धारा के पारित होने का समय है। प्रत्यावर्ती धारा के लिए, समय के साथ कुल आवेश का योग किया जाता है।

• टी कुल इलेक्ट्रोलिसिस समय है।

फैराडे के कानूनों को लागू करने का एक उदाहरण

एक अक्रिय एनोड के साथ सोडियम सल्फेट के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड और एनोड पर विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं के समीकरण को लिखना आवश्यक है। समस्या का समाधान निम्न होगा। समाधान में, सोडियम सल्फेट निम्न योजना के अनुसार अलग हो जाएगा:

इस प्रणाली में मानक इलेक्ट्रोड क्षमता इस प्रकार है:

यह तटस्थ माध्यम (-0.41 V) में हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड की तुलना में बहुत अधिक नकारात्मक संभावित स्तर है। इसलिए, नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) पर, निम्न योजना के अनुसार हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्साइड आयन की रिहाई के साथ पानी का विद्युत रासायनिक पृथक्करण शुरू हो जाएगा:

और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सोडियम आयन नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कैथोड के निकट समाधान के आसन्न हिस्से में कैथोड के पास जमा हो जाएंगे।

पानी का इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) पर होगा, जिससे निम्न योजना के अनुसार ऑक्सीजन की रिहाई होगी:

इस प्रणाली में, मानक इलेक्ट्रोड क्षमता +1.23 V है, जो निम्न प्रणाली में पाए जाने वाले मानक इलेक्ट्रोड क्षमता से काफी कम है:

सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए एनोड की ओर बढ़ने वाले नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सल्फेट आयन एनोड के पास अंतरिक्ष में जमा हो जाएंगे।