Leĝo de Faraday
- Oni ne devas konfuzi tiun leĝon de Faraday pri elektrolizo kun la leĝo de Lenz-Faraday pri magneta fluo
Kiam oni pasas elektran kurenton tra iu interfaco metalo/elektrolito, okazas kemiaj reakcioj de oksidiĝo aŭ reduktiĝo, en kiuj la metalo povas aŭ ne partopreni. Ekzemple, kiam la pozitiva elektra kurento pasas tra iu interfaco de metala arĝenta elektrolito mergita en solvaĵo de arĝenta salo, elektronoj fluas tra la interfaco kontraŭdirekte al la kurento kaj samtempe jonoj de arĝento fluas direkte al la interno de la solvaĵo, okazigante la jenan reakcion:
Ag > Ag(+) + e(-) [1]
Ekzistas aliaj eblecoj. Tio estas la situacio de elektrodo, kiu ne partoprenas de la reakcio. Ekzemple, en plateno aŭ karbono mergitaj en ferikaj jonoj, okazas la jena reakcio:
Fe(3+) > Fe (2+) + e(-)
La konkludo de tiuj prezentitaj ekzemploj povas esti resumita jene: "la kurenta fluo de metala al elektrolita konduktilo, aŭ inverse, estas ĉiam akompanata de iu elektrokemia reakcio". Tiu estas la ĝenerala formo de la Leĝo de Faraday.
Kvantece, Michael Faraday ankaŭ proponas sian leĝon jene: "la magnitudo de la kemia efiko, en kemiaj ekvivalentoj, estas tiom ĉe la metala surfaco, kiom ĉe la elektrolita solvaĵo kaj estas determinata de la trapasanta elektrokvanto". Pli eksplicite, oni povas diri, ke unu ekvivalento da elektronoj fluantaj tra la interfaco egalas al gramo-ekvivalento de la speco envolvita dum la elektrolita proceso de oksidado aŭ reduktado. La koresponda ŝargo al tiu ekvivalento da elektronoj estas tradicie konata per la nomo de la aŭtoro de la leĝo (Faraday) kaj korespondas matematike al:
kie "F" estas la Konstanto de Faraday, "N" estas la Nombro de Avogadro kaj "e" estas la ŝargo de la elektrono. Anstataŭigante la "N" kaj "e", oni facile alvenas al la valoro (Kulomboj).
Do, dum elektrolizo, kiam la kurento estas tenata konstanta, la maso de la envolvita materialo en ĉiuj elektrolitaj procesoj povas esti kalkulata de la jena ekvacio:
kie "I" estas la cirkulanta elektra kurento, dum la tempo "t";
oni do ankaŭ skribas tiun leĝon per la trapasanta elektrokvanto :
"Eq" estas la gramo-ekvivalento de la speco envolvita dum elektrolita proceso:
kie "M" estas la molara maso, kaj "n" estas la nombro da elektronoj envolvitaj dum la elektrokemia reakcio.
Michael Faraday kompletigis sian leĝon sekve: "la maso de la rezulta apartigita elemento ankaŭ estas proporcia al la atoma maso de la elemento dividita de taŭga entjero."