電解水基礎之法拉第和法拉第定律

　更新時間：2022-12-23 點擊量：3800

今天我們科普點兒最最基本面的常識吧，我們理解電解一定要理解法拉第和法拉第定律，所以今天我們就科普一下法拉第和法拉第定律。

邁克爾·法拉第（Michael Faraday，1791年9月22日～1867年8月25日），英國物理學家、化學家，也是著名的自學成才的科學家。法拉第1791年9月22日出生于薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭，僅上過小學。1831年，他作出了關于電力場的關鍵性突破，永遠改變了人類文明。邁克爾·法拉第是英國著名化學家戴維的學生和助手，他的發現奠定了電磁學的基礎，是詹姆斯·克拉克·麥克斯韋的先導。1831年10月17日，法拉第發現電磁感應現象，并進而得到產生交流電的方法。1831年10月28日法拉第發明了圓盤發電機，是人類創造出的個發電機。1867年8月25日，法拉第病醫治無效而逝，享年76歲。

眾所知，法拉第在電磁學方面做出了偉大貢獻，被稱為“電學之父"和“交流電之父"。但他的貢獻遠遠不止這些，還包括：發現了電解定律，推廣專業用語、并發現苯等物質。

由于我們關注電解水，所以我們今天僅科普電解定律，也是我們理解電解水能耗的必要理論基礎。電解定律共有兩個，即電解定律和電解第二定律。電解定律是法拉第在總結大量實驗結果的基礎上，于 1834 年所確定的關于電解的兩條基本定律。

1、電解定律

電解定律在電極上析出(或溶解)的物質的質量 m同通過電解液的總電量Q (即電流強度I與通電時間t的乘積)成正比，即：

其中：

比例系數K的值同所析出(或溶解)的物質有關,叫做該物質的電化學當量(簡稱電化當量)。電化當量等于通過1庫侖電量時析出(或溶解)物質的質量。

2、電解第二定律：

當通過各電解液的總電量Q相同時，在電極上析出(或溶解)的物質的質量 m 同各物質的化學當量 C(即原子量 A 與原子價Z之比值)成正比。電解第二定律也可表述為：物質的電化學當量K同其化學當量C成正比，即：

其中：

中比例系數a對所有的物質都有相同的數值，通常把它寫成 1/F，F 叫做法拉第常數，簡稱法拉第，其值為 9.648455x10000 C/mol（庫侖/摩爾）。

3、電解定律和電解第二定律結合后可以用以下等式表示：

若物質的質量m以克表示時的數值恰等于其化學當量A/Z，則稱物質的量為1克當量。按照法拉第電解定律,在電極上析出(或溶解)1克當量物質所需的電荷量為 F。

當物質的量為1mol時，組成該物質的原子個數等于阿伏伽德羅常數 N0，其值約為6.022x10的（23次方） /mol。因此，按照法拉第定律，在電極上析出一摩爾物質所需的電量ZF。它等于 N0個Z價離子所帶電量的值之和。每一個Z價離子所帶電量的值等于基本電荷e（電子所帶電量的值,約為 1.602x10的（-19次方）庫侖）的Z倍,由此可見：

即基本電荷e等于法拉第常數 F與阿伏伽德羅常數N0之比。

法拉第電解定律是電化學中的重要定律，在電化學生產中經常用到它。歷史中，法拉第電解定律曾啟發物理學家形成電荷具有原子性的概念，這對于導致基本電荷e的發現以及建立物質的電結構理論具有重大意義。在R.A.密立根測定電子的電荷e以后曾根據電解定律的結果計算阿伏伽德羅常數 N0。

結語：

1.您把今天的內容結合昨天電解水能耗以及產氫量計算結合起來理解，就能完理解電解水的能耗基礎邏輯了。

2.感嘆于學習和學習能力的重要性。法拉第是小學畢業，是自學成才的偉大科學家。

文章來源: 氫眼所見

注：本文已經獲得轉載權

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