ஃபாரடேயின் மின்னாற்பகுப்பு விதிகள்

ஃபாரடேயின் மின்னாற்பகுப்பு விதிகள் மைக்கேல் ஃபாரடேயின் மின் வேதியியல் ஆராய்ச்சியின் அடிப்படையில் அளவு உறவுகளாகும், அதை அவர் 1836 இல் வெளியிட்டார்.

இந்த சட்டங்கள் வெளியிடப்பட்ட பொருட்களின் அளவிற்கு இடையே உள்ள உறவை தீர்மானிக்கின்றன மின்னாற்பகுப்பின் போது மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் வழியாக செல்லும் மின்சாரத்தின் அளவு. ஃபாரடேயின் சட்டங்கள் இரண்டு. அறிவியல் இலக்கியங்களிலும் பாடப்புத்தகங்களிலும் இந்தச் சட்டங்களின் வெவ்வேறு வடிவங்கள் உள்ளன.

மின்னாற்பகுப்பு - பத்தியின் போது அதன் உட்பொருளான பொருட்களின் எலக்ட்ரோலைட்டிலிருந்து வெளியீடு மின்சாரம்… எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு மின்சாரம் சற்று அமிலப்படுத்தப்பட்ட நீரின் வழியாக செல்லும் போது, ​​நீர் அதன் கூறு பாகங்களாக சிதைகிறது - வாயுக்கள் (ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜன்).

எலக்ட்ரோலைட்டிலிருந்து வெளியாகும் பொருளின் அளவு எலக்ட்ரோலைட் வழியாக செல்லும் மின்சாரத்தின் அளவிற்கு விகிதாசாரமாகும், அதாவது, இந்த மின்னோட்டம் பாயும் நேரத்தின் வலிமையின் விளைவு. எனவே, மின்னாற்பகுப்பின் நிகழ்வு மின்னோட்டத்தின் வலிமையை அளவிடவும் தீர்மானிக்கவும் உதவும் தற்போதைய அலகுகள்.

எலக்ட்ரோலைட் - ஒரு தீர்வு மற்றும் பொதுவாக மின்சாரத்தை நடத்தும் ஒரு சிக்கலான திரவம்.மின்கலங்களில், எலக்ட்ரோலைட் என்பது சல்பூரிக் அமிலத்தின் (ஈயத்தில்) அல்லது காஸ்டிக் பொட்டாஷ் அல்லது காஸ்டிக் சோடாவின் (இரும்பு-நிக்கல்) கரைசல் ஆகும். கால்வனிக் செல்களில், எந்த இரசாயன சேர்மங்களின் தீர்வுகளும் (அம்மோனியா, காப்பர் சல்பேட் போன்றவை) எலக்ட்ரோலைட்டாகவும் செயல்படுகின்றன.

மைக்கேல் ஃபாரடே (1791 - 1867)

மைக்கேல் ஃபாரடே (1791 - 1867) - ஆங்கில இயற்பியலாளர், மின்காந்த நிகழ்வுகளின் நவீன கோட்பாட்டின் நிறுவனர். புத்தக பைண்டிங் பட்டறையில் பயிற்சியாளராக தனது பணி வாழ்க்கையைத் தொடங்கினார். அவர் ஒரு தொடக்கக் கல்வியை மட்டுமே பெற்றார், ஆனால் சுயாதீனமாக அறிவியலைப் படித்தார் மற்றும் வேதியியலாளர் தேவிக்கு ஆய்வக உதவியாளராக பணியாற்றினார், அவர் ஒரு சிறந்த விஞ்ஞானி, சிறந்த சோதனை இயற்பியலாளர்களில் ஒருவரானார்.

ஃபாரடே திறந்து வைத்தார் மின்காந்த தூண்டலின் நிகழ்வு, மின்னாற்பகுப்பு விதிகள், மின்சார மற்றும் காந்தப்புலங்களின் கோட்பாட்டை உருவாக்கியது மற்றும் தீட்டப்பட்டது நவீன மின்காந்த புல கருத்துகளின் அடிப்படைகள்… மின்காந்த நிகழ்வுகளின் அதிர்வு, அலை இயல்பு பற்றிய யோசனையைப் பெற்ற முதல் விஞ்ஞானி அவர் ஆவார்.

மின்னாற்பகுப்பின் ஃபாரடேயின் முதல் விதி

மின்னாற்பகுப்பின் போது ஒரு மின்முனையில் படியும் ஒரு பொருளின் நிறை அந்த மின்முனைக்கு (எலக்ட்ரோலைட் வழியாக அனுப்பப்படும்) மின்சாரத்தின் அளவிற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும். மின்சாரத்தின் அளவு என்பது மின் கட்டணத்தின் அளவைக் குறிக்கிறது, பொதுவாக பதக்கங்களில் அளவிடப்படுகிறது.

மின்னாற்பகுப்பின் ஃபாரடேயின் இரண்டாவது விதி

ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு மின்சாரத்திற்கு (மின்சார கட்டணம்), மின்னாற்பகுப்பின் போது ஒரு மின்முனையில் டெபாசிட் செய்யப்படும் ஒரு வேதியியல் தனிமத்தின் நிறை அந்த தனிமத்தின் சமமான வெகுஜனத்திற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும். ஒரு பொருளின் சமமான நிறை என்பது அதன் மோலார் நிறை என்பது பொருள் சம்பந்தப்பட்ட இரசாயன எதிர்வினையைப் பொறுத்து முழு எண்ணால் வகுக்கப்படுகிறது.

அல்லது

அதே அளவு மின்சாரம் மின்னாற்பகுப்பின் போது மின்முனைகளில் வெவ்வேறு பொருட்களின் சமமான வெகுஜனங்களை வெளியிட வழிவகுக்கிறது. எந்தவொரு பொருளுக்கும் சமமான ஒரு மோலை விடுவிக்க, அதே அளவு மின்சாரத்தை செலவழிக்க வேண்டும், அதாவது 96485 C. இந்த மின்வேதியியல் மாறிலி என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஃபாரடே எண்.

ஃபாரடேயின் விதிகள் கணித வடிவத்தில்

• m என்பது மின்முனையில் வைக்கப்பட்டுள்ள பொருளின் நிறை;

• Q என்பது மின்னாற்பகுப்பின் போது அனுப்பப்பட்ட பதக்கங்களில் உள்ள மொத்த மின் கட்டணத்தின் மதிப்பு;

• F = 96485.33 (83) C / mol - ஃபாரடேயின் எண்;

• M என்பது g/mol இல் உள்ள தனிமத்தின் மோலார் நிறை;

• z - ஒரு பொருளின் அயனிகளின் வேலன்ஸ் எண் (ஒரு அயனிக்கு எலக்ட்ரான்கள்);

• M / z - மின்முனையில் பயன்படுத்தப்படும் பொருளின் சமமான நிறை.

ஃபாரடேயின் மின்னாற்பகுப்பின் முதல் விதிக்கு பொருந்தும், M, F, மற்றும் z ஆகியவை மாறிலிகள், எனவே Q அதிகமாக இருந்தால், m அதிகமாக இருக்கும்.

ஃபாரடேயின் மின்னாற்பகுப்பின் இரண்டாவது விதியின் அடிப்படையில், Q, F மற்றும் z ஆகியவை மாறிலிகள், எனவே M / z, அதிக m ஆக இருக்கும்.

நேரடி மின்னோட்டத்திற்கு எங்களிடம் உள்ளது

• n என்பது மின்முனையில் வெளியிடப்படும் மோல்களின் எண்ணிக்கை (பொருளின் அளவு): n = m / M.

• t என்பது எலக்ட்ரோலைட் வழியாக நேரடி மின்னோட்டத்தை கடந்து செல்லும் நேரம். மாற்று மின்னோட்டத்திற்கு, காலப்போக்கில் மொத்த கட்டணம் கணக்கிடப்படுகிறது.

• t என்பது மொத்த மின்னாற்பகுப்பு நேரம்.

ஃபாரடேயின் சட்டங்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான எடுத்துக்காட்டு

சோடியம் சல்பேட்டின் அக்வஸ் கரைசலின் மின்னாற்பகுப்பின் போது ஒரு செயலற்ற நேர்மின்முனையுடன் மின்னாற்பகுப்பின் போது கேத்தோடு மற்றும் அனோடில் உள்ள மின்வேதியியல் செயல்முறைகளின் சமன்பாட்டை எழுதுவது அவசியம். பிரச்சனைக்கான தீர்வு பின்வருமாறு இருக்கும். கரைசலில், சோடியம் சல்பேட் பின்வரும் திட்டத்தின் படி பிரிக்கப்படும்:

இந்த அமைப்பில் நிலையான மின்முனை திறன் பின்வருமாறு:

நடுநிலை ஊடகத்தில் (-0.41 V) ஹைட்ரஜன் மின்முனையை விட இது மிகவும் எதிர்மறையான திறன் நிலை. எனவே, எதிர்மறை மின்முனையில் (கேத்தோடு), பின்வரும் திட்டத்தின் படி ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹைட்ராக்சைடு அயனியின் வெளியீட்டில் நீரின் மின்வேதியியல் விலகல் தொடங்கும்:

எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட கத்தோடை நெருங்கும் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட சோடியம் அயனிகள் கேத்தோடிற்கு அருகில், கரைசலின் அருகிலுள்ள பகுதியில் குவிந்துவிடும்.

நீரின் மின் வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்றம் நேர்மறை மின்முனையில் (அனோட்) ஏற்படும், இது பின்வரும் திட்டத்தின் படி ஆக்ஸிஜனை வெளியிட வழிவகுக்கும்:

இந்த அமைப்பில், நிலையான மின்முனை ஆற்றல் +1.23 V ஆகும், இது பின்வரும் அமைப்பில் காணப்படும் நிலையான மின்முனைத் திறனுக்குக் கீழே உள்ளது:

நேர்மறை மின்னூட்டத்தை நோக்கி நகரும் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட சல்பேட் அயனிகள் நேர்மின்முனைக்கு அருகிலுள்ள இடத்தில் குவிந்துவிடும்.