关于法拉第电解定律介绍

[拼音]：Faladi dianjie dinglü

[外文]：Faraday’s law of electrolysis

阐述电和化学反应相互作用的定量关系，其内容为：“电池通电时，电池上析出的化学物质的量正比于通过的电量；当通过的电量相同时，不同物质的析出量与它们的化学当量数成正比。”它是一切电化学过程的基础规律。电化学过程不外两种类型：一是利用电来推动化学反应，即电解过程；二是利用化学反应产生电，即电池的放电过程。无论是哪一类电化学过程都必须通过电池才能进行。当用电池电解时，这就是电解电池；当用电池放电时，这就是自发电池。

图

中所示为氯化铜水溶液电解电池的方块示意图。当通过外电源（图中未示出）对电池施加一定的电压时（左方为正），正电流I将从左方穿过电池流向右方。在电解质相中，Cu2+ 从左向右迁移，与电流方向一致；Cl-从右向左迁移，虽与电流方向相反，但同样是对正电流作出贡献。在左方电极（左极），Cl-到达 Pt｜CuCl2溶液界面后不能进入铂金属相。此时因外加电压之作用，铂相中发生电子匮乏，促使Cl-把电子传给铂相（并从外电路输出），成为气态Cl2析出，即：

2Cl-─→Cl2+2e

故左极发生了氧化过程，可以称它为阳极。相应在右方电极（右极），铜金属相中因外电压作用而发生电子的过剩，则与到达Cu｜CuCl2溶液界面的Cu2+结合，生成金属铜沉积，即：

Cu2++2e─→Cu

故右极发生了还原过程，可以称它为阴极。

当电流在外电压作用下通过电池时，电池的两极必须分别发生氧化和还原反应。如果在通电过程中，电池的任何部位都没有发生电荷的滞存(电中性原则)，则电池的各部分通过的电流I必须相等(见图)。即在一段时间内，两电极的金属|电解质界面上通过的电量也一定相等。换句话说，两电极上分别发生的氧化和还原反应必须是等当量的，而且电极反应的发生量应与通过的电量成正比。无数的实验事实已经确证，上述结论完全符合实际情况。不论是电解电池还是自发电池，情况都一样。设析出1当量化学物质需用的电量为F，F＝(与1当量化学物质交换的电子数，即1摩尔的电子数目)×(1个电子所带的电荷量)，式中括号内的量都是已知的基本物理常数， 故 F＝(6.02205×1023个)×(1.60219×10_9库)＝96484.6库/当量，F称为电化学当量数或法拉第常数。早在19世纪30年代，M.法拉第在一系列细致的实验中测定了许多化学物质电解时的分解当量数，结果与这些物质的化学反应当量数完全吻合。为此他提出了上述的电解定律。

法拉第常数是基本物理常数之一。凡是有关电与化学物质相互关系的公式中都将出现F 项，如能斯脱公式、当量电导与淌度关系式等。

法拉第电解定律的直接应用是精确测定电量。由于化学分析的精密度往往高达万分之几，故可把特选的电解电池接入待测电路，通过测定过程中电极上析出的化学物质量，就能根据法拉第定律计算出线路中通过的电量。这种特选的电解电池就是库仑计，例如：银库仑计(水溶液，测量负极银的增重)、气体库仑计(水溶液，，测量两极气体析出量) 等。库仑计必须选择电解时不易发生副反应的电解电池，否则不能获得精确的结果。库仑分析法是法拉第电解定律在电化学分析法中的重要应用。