电解水基础之法拉第和法拉第定律

　更新时间：2022-12-23 点击量：1679

今天我们科普点儿最最基本面的常识吧，我们理解电解一定要理解法拉第和法拉第定律，所以今天我们就科普一下法拉第和法拉第定律。

迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791年9月22日～1867年8月25日），英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。法拉第1791年9月22日出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。1831年，他作出了关于电力场的关键性突破，永远改变了人类文明。迈克尔·法拉第是英国著名化学家戴维的学生和助手，他的发现奠定了电磁学的基础，是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的先导。1831年10月17日，法拉第发现电磁感应现象，并进而得到产生交流电的方法。1831年10月28日法拉第发明了圆盘发电机，是人类创造出的个发电机。1867年8月25日，法拉第病医治无效而逝，享年76岁。

众所知，法拉第在电磁学方面做出了伟大贡献，被称为“电学之父"和“交流电之父"。但他的贡献远远不止这些，还包括：发现了电解定律，推广专业用语、并发现苯等物质。

由于我们关注电解水，所以我们今天仅科普电解定律，也是我们理解电解水能耗的必要理论基础。电解定律共有两个，即电解定律和电解第二定律。电解定律是法拉第在总结大量实验结果的基础上，于 1834 年所确定的关于电解的两条基本定律。

1、电解定律

电解定律在电极上析出(或溶解)的物质的质量 m同通过电解液的总电量Q (即电流强度I与通电时间t的乘积)成正比，即：

其中：

比例系数K的值同所析出(或溶解)的物质有关,叫做该物质的电化学当量(简称电化当量)。电化当量等于通过1库仑电量时析出(或溶解)物质的质量。

2、电解第二定律：

当通过各电解液的总电量Q相同时，在电极上析出(或溶解)的物质的质量 m 同各物质的化学当量 C(即原子量 A 与原子价Z之比值)成正比。电解第二定律也可表述为：物质的电化学当量K同其化学当量C成正比，即：

其中：

中比例系数a对所有的物质都有相同的数值，通常把它写成 1/F，F 叫做法拉第常数，简称法拉第，其值为 9.648455x10000 C/mol（库仑/摩尔）。

3、电解定律和电解第二定律结合后可以用以下等式表示：

若物质的质量m以克表示时的数值恰等于其化学当量A/Z，则称物质的量为1克当量。按照法拉第电解定律,在电极上析出(或溶解)1克当量物质所需的电荷量为 F。

当物质的量为1mol时，组成该物质的原子个数等于阿伏伽德罗常数 N0，其值约为6.022x10的（23次方） /mol。因此，按照法拉第定律，在电极上析出一摩尔物质所需的电量ZF。它等于 N0个Z价离子所带电量的值之和。每一个Z价离子所带电量的值等于基本电荷e（电子所带电量的值,约为 1.602x10的（-19次方）库仑）的Z倍,由此可见：

即基本电荷e等于法拉第常数 F与阿伏伽德罗常数N0之比。

法拉第电解定律是电化学中的重要定律，在电化学生产中经常用到它。历史中，法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念，这对于导致基本电荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。在R.A.密立根测定电子的电荷e以后曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数 N0。

结语：

1.您把今天的内容结合昨天电解水能耗以及产氢量计算结合起来理解，就能完理解电解水的能耗基础逻辑了。

2.感叹于学习和学习能力的重要性。法拉第是小学毕业，是自学成才的伟大科学家。

文章来源: 氢眼所见

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