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Faraday’s First Law of Electrolysis

1834-01-01
  • Michael Faraday
Electrolysis experiment by Michael Faraday in a historical laboratory setting.

(图片仅供参考)

This law states that the mass of a substance altered at an electrode during 电解 is directly proportional to the quantity of electricity transferred. The relationship is expressed by the formula [latex]m = \frac{Q}{F} \frac{M}{z}[/latex], where m is mass, Q is total electric charge, F is the Faraday constant, M is molar mass, and z is the valence number of ions of the substance.

法拉第 first law of 电解 provides a quantitative relationship between electricity and chemical change. It establishes that the amount of chemical reaction that occurs at an electrode is directly proportional to the electric charge passed through the electrolyte. The charge, Q, is the product of the current (I) and the time (t), so Q = It. The formula can be rewritten as [latex]m = (\frac{M}{zF})It[/latex], highlighting this dependency.

在该方程式中,[latex]frac{M}{zF}[/latex] 项被称为物质的电化学当量。它表示单位电荷下沉积或释放的物质的质量。法拉第常数 F 是一个基本物理常数,表示每摩尔电子所带电荷的大小,约为 96,485 库仑/摩尔。变量 z 表示电极反应中每摩尔物质转移的电子摩尔数(例如,Na⁺ 的 z=1,Cu²⁺ 的 z=2,Al³⁺ 的 z=3)。

这条定律是将电学和化学这两个原本各自独立的领域连接起来的里程碑式的一步。在法拉第之前,这种关系充其量只是定性的。他细致的实验,包括将已知电流在测量的时间内通过各种溶液,并称量产生的沉淀物,为这种精确的数学关系提供了经验证据。它为电化学作为一门定量科学奠定了基础,并证明了电力在基本层面上与化学键和反应直接相关,这早于电子本身的发现。

UNESCO Nomenclature: 2406
– Electrochemistry

类型

Physical Law

中断

Foundational

用法

广泛使用

前体

  • invention of the voltaic pile 亚历山德罗·伏特
  • 汉弗莱·戴维利用电解法分离钠和钾
  • 汉斯·克里斯蒂安·奥斯特发现电与磁之间的关系

应用程序

  • 电镀
  • 金属电解和电解精炼
  • 库仑法化学分析
  • 工业化学品生产
  • 电池容量测量

专利:

NA

潜在创新理念

  • on-demand synthesis of nanoparticles with precise mass control
  • 利用局部电沉积技术进行金属物体的 3D 打印
  • wearable sensors that measure electrolyte loss through sweat via coulometry
  • 用于生产药物前体的微型反应器
  • 电沉积金属填补划痕的自修复涂层
  • 采用电化学消毒的分散式水净化系统
  • 基于可逆金属沉积的储能系统
  • 微电子元件的精密蚀刻
相关术语:法拉第定律、电解、电化学、电量、法拉第常数、电化学当量、电镀、库仑法。

历史背景

Faraday’s First Law of Electrolysis

1800
1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930
1800
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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