电位法与电分析方法
法拉第电解定律(Faraday's law of electrolysis)
/ FAIR-uh-day /
想象给一把勺子镀银:通电的时间越长、电流越大,析出的银就越多——而且这种关系精确得漂亮。通过两倍的电荷,就沉积出两倍的银。法拉第电解定律正是这条简单比例关系的精确表述:在电极上被转化的物质的量,与通过的电荷量成正比。
正式地说,法拉第定律指出:被氧化或被还原物种的摩尔数,等于总电荷除以「每个分子的电子数乘以法拉第常数」——后者是一摩尔电子所带的电荷,约为 96485 库仑。于是,数清库仑数,并知道每个分子用掉几个电子,就直接数清了反应掉的分子。
它之所以重要,是因为这条定律是库仑法和电重量法立足的基石:它让电荷可以充当物质量的绝对量度,无需任何外部标准或校准曲线。需要诚实说明的是:它只有在所有电荷都驱动预期反应时才成立——也就是电流效率为百分之百。任何副反应、漏电或杂散过程把电荷花在别处,都会破坏这本干净的账。
析出银每个银离子需要一个电子,所以要镀出一摩尔银(约 108 克),就必须通过一摩尔电子——约 96485 库仑。只通过其中一半的电荷,得到的银就恰好是一半。
反应量等于电荷除以(每分子电子数 × 法拉第常数)。
法拉第常数(约 96485 库仑每摩尔)不过是一个电子的电荷乘以阿伏伽德罗常数——它是从电学世界(电荷)通往化学世界(摩尔)的桥梁。
又称
另见