كاتب مقالات
جامعة دمشق (سوريا)

قوانين فاراداي للتحليل الكهربائي في الكيمياء، هي القوانين المستخدمة للتعبير عن حجم التأثيرات الإلكتروليتية، ووصفها لأول مرة العالم الإنجليزي مايكل فاراداي في عام 1833، وأجرى فاراداي بحثًا شاملاً حول التحليل الكهربائي للحلول وذوبان الإلكتروليتات، وكان أول عالم يصف الجوانب الكمية لقوانين التحليل الكهربائي، كما اقترح قانونين لشرح الجوانب الكمية للتحليل الكهربائي المعروفة شعبيا بقوانين التحليل الكهربائي في فاراداي وهما القانون الأول للتحليل الكهربائي والقانون الثاني للتحليل الكهربائي.

في نص القانون الأول لفارادي يوضِّح لنا، بأن كتلة المادة الكيميائية المُستهلكة خلال التحليل الكهربائي تتناسب مع كمية الكهرباء التي تمر عبر إلكتروليت (موصل للكهرباء)، وعلى هذه الفكرة صاغ فارادي قانونه الأول، ليأتي القانون الثاني بفكرةٍ جديدة.

وينص قانون فاراداي الثاني للتحليل الكهربائي على أنه تتناسب كمية المواد المُستهلكة أو المتكونة عند الأقطاب طرديًا مع الكتل المكافئة غراميًا بمرور كمية كهرباء ثابتة في عدة إلكترولتيات ثابتة.

وبالتالي لا تتناسب كتلة المادة الكيميائية المُستهلكة هذه فقط مع كمية الكهرباء فقط، وإنما هنالك عوامل أخرى تشمل الوزن الذري والتكافؤ لكل عنصر.

كيف نتحقق منه عمليًا؟

نضع ثلاث خلايا إلكتروليتية منفصلة تحتوي كل منها على محاليل نترات الفضة وكبريتات النحاس وحمض الكبريت، وبكل إناء نضع قطبين متمثلين بالمصعد والمهبط، ونمرر تيار الكهربائي ثابت على هذه المحاليل على التوالي.

من ثمّ نحسب الكمية المترسبة بكل محلول، فحسب القانون الأول تكون كمية المادة المترسبة واحدة في كل إناء، ولكن سنكتشف أن الكمية تختلف بين كتلة النحاس والزنك والكبريت المُترسبة، وذلك رغم أن كمية الكهرباء واحدة في كل المحاليل، وبالتالي هنالك عامل مؤثر آخر وهو المكافئ الغرامي الذي تحدث عنه فارادي بقانونه الثاني.

المكافئ الكيميائي للعنصر هو نسبة وزنه الذري إلى تكافؤه، فمثلًا المكافئ الكيميائي للهيدروجين هو الواحد، نظرًا لأن العدد الذري و التكافؤ في الهيدروجين متساويان.

ويمكننا الاستفادة من قانون فاراداي الثاني للتحليل الكهربائي من أجل تحديد المكافئ الكيميائي.

الوصف الرياضي للقانون الثاني

فلتكن كمية الشحنة ‘q’ تمر عبر إلكتروليتين، و ‘m1’ و ‘m2’ تمثل الكتلة المطابقة من مادتين محررة  على التوالي، بينما E1 و E2 يكونان مكافئهما الكيميائي وليكن z1 و z2 مكافئاهما الكهروكيميائية، على التوالي.

من خلال الجمع بين المعادلتين الخاصتين بالقانونين الأول والثاني لفارادي ، نحصل على:

E1 / E2 = z1 / z2

لذلك، بالنسبة لنفس الكمية من الكهرباء أو الشحنة التي تمر عبر الشوارد المختلفة، فإن كتلة المادة الكيميائية المودعة تتناسب طرديًا مع وزنها الذري وتتناسب عكسيا مع تكافؤها، ومن خلال معرفة المكافئ الكهروكيميائي لإحدى المواد واستخدام التعبير أعلاه ، يمكننا حساب ذلك من المادة الأخرى.

أكمل القراءة

216 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "ما هو قانون فاراداي الثاني"؟