法拉第电解质定律是由法国科学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)在19世纪初提出的。这个定律描述了电解质在电解过程中的电化学行为。法拉第电解质定律有两个基本方面,分别是法拉第第一电解质定律和法拉第第二电解质定律。
法拉第第一电解质定律(Faraday's First Law of Electrolysis):
该定律表明,在电解质溶液中,通过电流沉积或析出的物质的质量与通过电流的电荷量成正比。数学表达式为:
$m=z⋅F⋅n$
其中:
$m$是析出或沉积的物质的质量(单位为克),
$z$是电荷数(单位为库仑,对应于电离的离子数),
$F$是法拉第常数,近似为96,485库仑/摩尔,
$n$是通过电解质溶液的电荷量(单位为库仑)。
这个定律说明,在电流通过电解质溶液时,物质的质量变化与通过电流的电量量是直接相关的。
法拉第第二电解质定律(Faraday's Second Law of Electrolysis):
该定律说明,在相同的电解质溶液中,不同离子的电荷量与其相应的化学当量(等于1摩尔物质的电离数)成正比。数学表达式为:
$\frac{m_1}{z_1} = \frac{m_2}{z_2} = \ldots = \frac{m_i}{z_i}$
其中:
$mi$ 是溶液中第$i$种离子析出或沉积的质量,
$zi$ 是该离子的电荷数。
这个定律表明,不同离子在电流下析出或沉积的质量与它们的电荷量成正比。
这两个定律是电化学研究中的基础,对于理解电解质溶液中的电流效应和反应过程具有重要意义。