Faradayevi zakoni elektrolize

**Faradayevi zakoni elektrolize** su dva fizikalna zakona kojima je M. Faraday opisao proces elektrolize. Prema prvom zakonu elektrolize, masa tvari nataložena na elektrodi pri elektrolizi razmjerna je umnošku kostantne električne struje i vremena u kojem je ona tekla kroz elektrolit. Prema drugom zakonu masa različitih tvari nataložena na elektrodi pri elektrolizi razmjerna je količniku molarne mase i električnoga naboja iona tvari. Zakoni se mogu izraziti jednom jednadžbom: 

:m = {M \cdot I \cdot t \over e \cdot N_A \cdot z}

gdje je: *m* - masa nataložene tvari (g), *M* - molarna masa (g/mol), *I* - jačina električne struje (A), *t* - vrijeme protjecanja električne struje (s), *e* - elementarni električni naboj (1,602&nbsp;176&nbsp;487·10&minus;19 C), *N<sub>A</sub>* - Avogadrova konstanta (6,0221412 x 1023 mol-1), *z* - valencija iona tvari. 

## Prvi Faradeyev zakon elektrolize
Između količine elektriciteta koja je protekla kroz elektrolit i količine izlučenih kemijske  tvari postoji odnos koji je ustanovio Faraday 1832. On je utvrdio da dvaput jača struja izluči u isto vrijeme na katodi dvaput više vodika ili neke kovine, a isto tako da u dvaput duljem vremenu izluči dvaput veću količinu tvari. Prema tome **prvi Faradeyev zakon elektrolize** glasi: **Množina izlučenog elektrolita razmjerna je s umnoškom jakosti električne struje i vremena, to jest s količinom proteklog elektriciteta**, pa je:

: m = a \cdot I \cdot t 

kako je:

: Q = I \cdot t 

onda dobivamo:

: m = a \cdot Q 

gdje je: *m* - količina izlučenog elektrolita u kilogramima, *Q* - količina proteklog elektriciteta u As (As = C), *I* - jakost električne struje u amperima, *t* - vrijeme u sekundama, *a* - elektrokemijski ekvivalent odgovarajuće tvari. Elektrokemijski ekvivalent je ona količina tvari izražena u kilogramima koju izluči jedan kulon odnosno 1 As elektriciteta.

## Drugi Faradeyev zakon elektrolize
**Drugi Faradeyev zakon elektrolize** govori kako se odnose količine različitih tvari koje izluči ista količina elektriciteta iz različitih elektrolita, odnosno ista jakost struje u isto vrijeme. Taj zakon glasi: **Količine različitih tvari, izlučenih istom jakosti električne struje i u isto vrijeme, odnose se kao ekvivalentne mase dotičnih tvari.** 

Ekvivalentna masa je omjer između atomske mase *A* i valencije *z* neke tvari, to jest:

: \mbox{Ekvivalentna} \, \mbox{masa} = {A \over z}

Označimo li s *m<sub>1</sub>* izlučenu količinu jednog elektrolita, a sa *m<sub>2</sub>* drugoga, i ako su *A<sub>1</sub>/z<sub>1</sub>*  i *A<sub>2</sub>/z<sub>2</sub>* pripadne ekvivalentne mase, možemo drugi Faradeyev zakon matematički izraziti i ovako:

: m_1 \, : \, m_2 = {A_1 \over z_1} \, : \, {A_2 \over z_2} 

Budući da je prema prvom Faradeyevom zakonu *m<sub>1</sub> = a<sub>1</sub>∙I∙t* i *m<sub>2</sub> = a<sub>2</sub>∙I∙t*, prelazi taj razmjer u:

: a_1 \, : \, a_2 = {A_1 \over z_1} \, : \, {A_2 \over z_2} 

**Elektrokemijski ekvivalenti odnose se isto tako kao i ekvivalentne mase odgovarajućih kemijskih tvari.**

Pomoću prvog Faradeyovog zakona može se odrediti količina elektriciteta *Q* tako da se mjeri količina izlučenog elektrolita *m* uz poznati elektrokemijski ekvivalent *a* odgovarajuće tvari. Na tome se zasnivaju kulometri ili mjerni instrumenti za mjerenje količine elektriciteta. Tako se na primjer kulometar s praskavcem osniva na mjerenju količina plina praskavca, koji se javlja pri elektrolizi vode. Praskavac je eksplozivna smjesa kisika i vodika. Električna struja jaka 1 amper izluči u 1 minuti 10,5 cm3 plina praskavca (7 cm3 vodika i 3,5 cm3 kisika) kod tlaka 1 bar i 0 °C. Kulometar sa srebrom je vrlo precizan i služi za određivanje kulona, a prema tome i ampera. Kao elektrolit služi vodena otopina srebrnog nitrata, a anoda je od čistog srebra. Platinska posuda služi kao katoda i ona se važe prije i poslije elektrolize i tako se ustanovi količina izlučenog srebra. Električna struja jaka 1 amper izluči u 1 sekundi iz otopine srebrnog nitrata 1,118 ∙ 10-6 kg (1,118 mg) srebra. 

Pitanje je sada kolika je količina električne struje potrebna da se izluči kilogram - ekvivalent odgovarajuće tvari. Pri tom moramo reći da je gramatom onolika količina tvari u gramima kolika je njena atomska masa *A*. Iz toga proizlazi da je kilogramatom = 103 gramatoma. Odnosno: 

:1 kilogramatom = *A* kg

Pokusi su pokazali da je za izlučivanje 1 kilogramekvivalenta potrebna količina elektriciteta od 9,65 ∙107 ampersekundi. taj se broj zove **Faradeyeva konstanta** i označuje se s *F*. 

Valencija nekog kemijskog elementa je broj atoma vodika s kojim se može spojiti 1 atom nekog elementa: 

:1 kilogram ekvivalent = 1 kilomol / valencija

## Izvori