قوانین فاراده

شرح آزمایش فاراده در سال 1807، شیمیدان انگلیسی همفری دیوی با تجزیه مواد مرکب توسط الکتریسیته، پنج عنصرپتاسیم، سدیم، کلسیم، استرانسیم و باریم را کشف کرد. دیوی با این کار به این نتیجهرسید که عناصر با جاذبه‌هایی که ماهیتاً الکتریکی هستند به هم متصلمی‌شوند. قوانین فاراده: نخستین مقدمه برای پیدایش مفهوم الکترون مایکلفاراده در حدود سال 1830 و قبل از کشف مفهوم الکترون، آزمایشهای الکترولیز متعددیانجام داد که همراه با محاسبات کمّی بود و حاصل آن دو قانون معروف به قوانین فارادهاست. این آزمایشها و قوانین مربوطه عبارتند از: 1.در آزمایشهای الکترولیز برای آزاد کردن یک عنصر، همواره دیده می‌شود که مقدار عنصرآزاد شده متناسب با مقدار جریان الکتریسیته است که از محیط عمل عبور می‌کند. برایمثال از عبور 96500کولن برق (یک فاراد الکتریسیته) از محلول نمکهای جیوه یک ظرفیتی، همیشه 201گرم جیوه آزاد می‌شود. این مقدار جیوه معادل یک مول (تعداد) اتم جیوه است. حال اگر نمک جیوه دو ظرفیتی باشدبایدکولن برق عبورکند تا همان یک مول جیوه آزاد شود. بدیهی است اگر فقط 96500 کولن برق از محلولعبور دهیم،مول و یااتمآزاد خواهدشد. 2.هرگاه مقدار یکسان جریان برق از سه ظرف بگذرد که در اولی نمک فلز یک ظرفیتی (مثل قوانین فاراده: نخستین مقدمه برای پیدایش مفهوم الکترون مایکلفاراده در حدود سال 1830 و قبل از کشف مفهوم الکترون، آزمایشهای الکترولیز متعددیانجام داد که همراه با محاسبات کمّی بود و حاصل آن دو قانون معروف به قوانین فارادهاست. این آزمایشها و قوانین مربوطه عبارتند از: 1.در آزمایشهای الکترولیز برای آزاد کردن یک عنصر، همواره دیده می‌شود که مقدار عنصرآزاد شده متناسب با مقدار جریان الکتریسیته است که از محیط عمل عبور می‌کند. برایمثال از عبور 96500کولن برق (یک فاراد الکتریسیته) از محلول نمکهای جیوه یک ظرفیتی، همیشه 201گرم جیوه آزاد می‌شود. این مقدار جیوه معادل یک مول (تعداد) اتم جیوه است. حال اگر نمک جیوه دو ظرفیتی باشدبایدکولن برق عبورکند تا همان یک مول جیوه آزاد شود. بدیهی است اگر فقط 96500 کولن برق از محلولعبور دهیم،مول و یااتمآزاد خواهدشد. 2.هرگاه مقدار یکسان جریان برق از سه ظرف بگذرد که در اولی نمک فلز یک ظرفیتی (مثل( و در دومینمک فلز دو ظرفیتی (مانند) و در سومیمحلول ترکیبی از فلز سه ظرفیتی (مانند) قرار داشتهباشد، مقدار رسوبهای فلزی که از عبور مقدار یکسان الکتریسیته آزاد می‌شوند، متناسببا جرم اتمی فلز تقسیم بر اعداد صحیحی میباشد که " ظرفیت" نامیده می‌شوند. سه عملالکترولیز انجام یافته در یک مدار الکتریکی مطابق شکل بالا، می‌رساند که به ازاءعبور یک فاراد الکتریسیته که تقریباً برابر 96500 کولن است. گرم سدیم در ظرفوسط وگرمجیوه در ظرف سمت چپ وگرم آلومینیومدر ظرف سمت راست آزاد می‌شود. با توجه به جرمهای اتمی، این مقادیرمعادل یک مول سدیم (یا تقریباًاتم) یامول جیوه (یااتم) و یامول آلومینیوم ( یااتم) هستند. مقدمه الکترولیزیابرقکافت، کاربردی از علمشیمیفیزیکاست که مبنای آن ، اکسیداسیون و احیا و پتانسیلهای اکسید و احیای عناصرشیمیایی است و در آزمایشگاه و صنعت کاربردهای فراوانی دارد. قوانین حاکم برالکترولیز ، قوانین فارادی است که با این قوانین آشنا می‌شویم. قانون اول فارادی در الکترولیز وقتی که جریان الکتریکی از محلولهایی مثلاسیدسولفوریکرقیق می‌گذرد،آببه اجزایش یعنیهیدروژنواکسیژنتجزیه می‌شود. آنها در اطراف صفحات متصل به قطبهای منفی و مثبت باتری آزاد می‌شوند. محلولهایی از این نوع که با گذشتن جریان از آنها بطور شیمیائی تجزیه می‌شوند،الکترولیتنامیده می‌شوند و فرایند تجزیه ماده بر اثر جریان الکتریکی بهالکترولیزمعروف است و رساناهایی را که در الکترولیت فرو می‌برند و جریان را به آن می‌رسانند،الکترودنام نهاده‌اند. الکترود مثبت بهآندو الکترود منفی بهکاتدمعروف است.محصولات تجزیه الکترولیت مثل اکسیژن و هیدروژن تا وقتی که جریان عبور می‌کند،بر الکترودها می‌نشینند. جرم ماده ای را که در الکترود آزاد می‌شود، می‌توان اندازهگرفت. اگر محلول چنان انتخاب شود که ماده آزاد شده بر الکترود رسوب کند، این جرم رامی‌توان به‌آسانی اندازه گرفت. مثلا اگر از محلول سلفات مس جریان بگذرد،مسبرکاتد رسوب می‌کند. این پدیده را در صورتیکه مثلا کاتد ازکربنساختهشده باشد، می‌توان به‌آسانی مشاهده کرد. لایه نازک مس بر سطح سیاه کربن بوضوحمشاهده می‌شود. با وزن کردن کاتد قبل و بعد از آزمایش می‌توان جرم فلز رسوب کرده رادقیقا معین کرد.اندازه‌گیری نشان می‌دهد که جرممادهآزاد شده در هرالکترود ، به جریان الکتریکی و مدت الکترولیز بستگی دارد. با بستن مدار برای فواصلزمانی متفاوت می‌توان اطمینان یافت که جرم ماده آزاد شده با مدت زمان عبور جریانمتناسب است. بنابراین ، جرم آزاد شده در الکترولیز هم با جریان الکتریکی و هم بامدت زمان انجام آزمایش متناسب است. پس به حاصلضرب آنها نیز وابستگی دارد. اما اینحاصلضرب مساوی باری است که از الکترولیت گذشته است. در نتیجه جرم ماده آزاد شده درالکترود متناسب است با بار یا مقدار الکتریسته ای که از الکترولیت گذشته است. اینقانون مهم را اولین بار ، "فارادی" وضع کرد و بهقانون اول فارادی درالکترولیتهامعروف است. اگر m جرم ماده رسوب کرده ، I جریان الکتریکی ، t زمان الکترولیز و q بار کلیباشد که در مدت زمان t از الکترولیت گذشته است. قانون اول فارادی به شکل زیر نوشتهمی‌شود: m=Kq=KIt که در آن ،Kضریب تناسب است. با فرض اینکهq=1 C (با کل یک کولن) باشد، در می‌یابیم که ضریبKمساوی جرم ماده آزاد شدهتوسط بار1C، یا به عبارت دیگر جرم ماده آزاد شده توسط جریان1Aدرمدت1Sزمان است.بررسی‌هایفارادینشان داد که هر ماده مقدار K معینی دارد که مشخصه آنماده است. مثلا در الکترولیز نیترات نقره ، بار 1C مقدارنقره 1.1180mg را آزاد می‌کند. همین مقدار نقره توسط 1C در الکترولیز هر نمک نقره مثلاکلرور نقره ومانند آن آزاد می‌شود. جرم ماده آزاد شده در الکترولیز نمک هر فلزدیگری با این مقدار ، تفاوت خواهد داشت. کمیتK،هم‌ارز الکتروشیمیایی ماده دادهنامیده می‌شود. تعریف هم‌ارز الکتروشمیایی هم‌ارز الکتروشیمیایی یک جسم ، عبارت است ازجرم آزاد شده از این جسم در الکترولیز ، وقتی که یک کولن الکتریسته از محلول بگذرد. قانون دوم فارادی با توجه به اینکه هم‌ارز الکتروشیمیایی مواد مختلف بسیارمتفاوت است، چه خواصی از جسم هم‌ارز الکتروشیمیایی آنرا تعیین می‌کنند؟ پاسخ اینسوال در قانون مهم دیگری که آن را نیزفارادیبا آزمایش به‌اثبات رساند،نهفته است. هم‌ارز الکتروشیمیایی اجسام مختلف با جرم مولی آنها متناسباست و با ظرفیت شیمیایی آنها نسبت عکس دارد. ظرفیت شیمیایی هر اتمی را با تعداداتم‌هایهیدروژنتعریف می‌کنند کهمی‌توانند با آن ، ترکیب یا جانشین آن شوند. مثال عددی برای توضیح قانون دوم جرم مولی نقره 0.1079Kg/mol و ظرفیت آنمساوی یک است. جرم مولیروی 0.0651Kg/mol و ظرفیت آندو است. بنابراین ، مطابق قانون دوم فارادی ، نسبت هم‌ارز الکتروشیمیائی نقره و رویبرابر است با: 3.30=(0.0654/2)/(0.1079/1) اگر هم‌ارز الکتروشیمیایی یک جسم را با[K[Kg/C، جرم مولی آن را با[M[Kg/molو ظرفیت آنرا با( 1,2,3,...) nنمایش دهیم، می‌توان قانوندوم فارادی را به این شکل(K=(1/F)(M/nنوشت. در اینجاFضریب تناسبو ثابب عمومی است، یعنی برای تمام اجسام مقدار یکسان دارد. کمیتFبهثابت فارادیمعروف است. مقدار آن که با آزمایش معین شده برابر است با: F=96484C/mol برخی عناصر در ترکیبات مختلف ، ظرفیتهای متفاوتی از خود نشان می‌دهند، مانندمسکهیک فلز دو ظرفیتی است. بنابراین مس ، دو هم‌ارز الکتروشیمیایی دارد. نسبت جرم مولیهر جسم به (ظرفیت شیمیایی آن ، هم‌ارز شیمیایی آن جسم نامیده می‌شود. این نسبت ،مبین جرم جسمی است که برای جایگزین یک مول هیدروژن در ترکیبات لازم است.برای اجسام تک‌ظرفیتی هم‌ارز الکتروشیمیایی اجسام با هم‌ارز شیمیایی آنهامتناسب است. بنابراین دو قانون فارادی را در هم ادغام می‌کنیم که در آن ، جرم مادهآزاد شده بر اثر عبور مقدار الکتریستهqاز الکترولیت است. این فرمولm=(1/F)(M/n) qمفهوم فیزیکی ساده ای دارد. ثابت فارادیF، به عدد ،مساوی با باری (q) است که باید از هر الکترولیتی بگذرد تا مقدمه الکترولیزیابرقکافت، کاربردی از علمشیمیفیزیکاست که مبنای آن ، اکسیداسیون و احیا و پتانسیلهای اکسید و احیای عناصرشیمیایی است و در آزمایشگاه و صنعت کاربردهای فراوانی دارد. با برخی از اینکاربردها آشنا می‌شویم. اندازه گیری جریان الکتریکی الکترولیز ، روش مناسبی برای اندازه گیری باریاست که از بخش معینی از مدار می‌گذرد. برای این منظور ، باید یک ظرف الکترولیتی رابه این جزء مدارمتصل کرد ( مانند بدست آوردننقره ) و جرم ماده رسوبکرده بر الکترودها را اندازه گرفت. از تقسیم جرم رسوب بر هم‌ارز الکتروشیمیایی آن ،مقدار باری که از این قسمت مدار گذشته است، بدست می‌آید. برای تعیین جریانالکتریکی در مدار ، کافی است که جرم رسوب کرده روی الکترودها در زمانی را که طولکشیده است، اندازه بگیریم. اگر در این مدت زمان ، جریان تغییر نکرده باشد، نسبت جرمرسوب به زمان و هم‌ارز الکتروشیمیایی بر طبققوانینالکترولیز فارادیجریان مدار را بدست می‌دهد. مدرج کردن آمپرسنج‌ها با استفاده از مقادیر اندازه گیری شده برایهم‌ارزهای شیمیایی می‌توان آمپرسنج‌ها ( گالوانومترها ) با هر مبنای ساختمانی را بادقت بالایی مدرج کرد. برای این منظور کافی است ظرف الکترولیت و آمپرسنج را بطورمتوالی به هم بسته و جریان ثابتی را درمدت زمان معین از آنها بگذرانیم ( ثابت بودنجریان را می‌توان از ثابت بودن عقربه به آمپرسنج کنترل کرد ) و سپس بوسیله وزن کردن، جرم جسم رسوب کرده را معین نماییم. اگر هم‌ارز الکتروشیمیایی ماده مربوط رابدانیم، می‌توانیم مقدار الکتریسیته ای را که از مدار گذشته است، بر حسبکولنمعین نماییم و از تقسیم مقدار بار برزمان دایر بودن جریان (t) ، جریان بر حسبآمپربدستمی‌آید. طبیعی است که این روش در عمل برای مدرج کردن آمپرسنج های استانداردبکار می‌رود. اگر یک چنین آمپرسنج را بدقت مدرج کرده باشیم، با اتصال این آمپرسنجبه هر سیستم آمپرسنجی بطور متوالی می‌توانیم با آمپرسنج استاندارد ، آن را مدرجنماییم. با این روش ، دقت آمپرسنج‌ها را نیز تست می‌کنند. روش الکترولیتی بدست آوردن فلزات خالص مس، مثال گویایی از این خالص سازییا تصفیه الکترولیتی است. سنگ معدن مس، حاوی ترکیبی از مس باگوگرد، اکسیدهاو نیز ناخالصی‌هایی از فلزات بیگانه ( Ni ، Pb ، Sb ، As ، Bi و غیره ) است. مسی راکه مستقیما از سنگ معدن بدست آمده و دارای ناخالصی‌هایی است، به شکل تیغه‌هاییقالب‌ریزی و به‌عنوانآنددر محلول سولفات مس قرار می‌دهند. با انتخاب ولتاژ مناسب (o.2v تا o,25 ولت ) در الکترودهای الکترولیت می‌توان اطمینان یافت که فقط فلز مس در کاتد رسوبمی‌کند. ناخالصی‌های بیگانه یا به داخل محلول می‌روند ( بدون رسوب در کاتد ) یا درکف قرار می‌گیرند و فلز خالص مس در کاتد ایجاد می‌گردد. آبکاری الکتریکی با استفاده ازالکترولیز، فلزی را می‌توان با لایه ای از فلزات دیگر پوشانید ( لایه نشانی ). این فرایند بهآبکاریالکتریکیمعروف است. از نظر فنی ، مهمترین کاربرد آبکاری با فلزاتخاصیتاکسایشضعیف است ( بخصوص ،آبکارینیکل و کرم). همینطور ، آبکاری نقره و طلا برای محافظت فلزات ازخوردگیدر هوا است. برای بدست آوردن پوشش لازم ، جسم را بطور مکانیکی ، کاملا تمیزو چربی‌زدایی می‌کنند و آن را به‌عنوانکاتددرمحلولالکترولیتیحاوی نمک فلزی قرار می‌دهند که جسم باید با آن آبکاری شود. برایاینکه آبکاری یکنواخت‌تر باشد، بهتر است دو تیغه به‌عنوان آند بکار گرفته شود و جسمبین آن دو قرار گیرد. شکل‌سازی الکتریکی قالب‌سازی الکتریکی ، نمونه ای از کاربردهای ویژهالکترولیز در صنعت می‌باشد. با استفاده از الکترولیز نه فقط می‌توان اشیا را بالایه ای از فلزات پوشش داد، بلکه می‌توان نمونه‌های فلزی برجسته ای از آنها تهیهکرد (مثل سکه‌ها ، مدال‌ها و غیره). این فرایند را در سالهای 1840 ، "یاکوبی" (B.S.Yakobi) فیزیکدان و مهندس برق روسی تکامل بخشید و آن راشکل‌سازی الکتریکی نام نهاد. برای ساختن یک نمونه برجسته از یک شیء ابتداقالب شیء با مادهپلاستیکیمثل موم ساخته می‌شود. این قالب با پوشش خود بوسیلهگرافیت،رسانای الکتریسیته می‌شود و سپس به‌عنوانکاتددر محلول الکترولیت کار گذاشته می‌شود. در خلال الکترولیز ، لایه ای از فلز باضخامت مورد نظر بر قالب می‌نشیند. قالب‌سازی الکتریکی ، کاربرد مهمی در چاپ، یعنی چاپ الکتریکی دارد. در این فرایند ، یک متن از پیش نوشته معمولی تهیهمی‌شود. سپس قالبی از موم یا پلاستیک برای آن ساخته می‌شود. پس از پوشش قالب باگرافیت ، آن را در محلول الکترولیت قرار می‌دهند و در آنجا لایه کلفتی از مس روی آنمی‌نشیند. برای استحکام این لایه ، پشت نمونه را با فلز چاپ آلیاژی با نقطه ذوبپایین با ماده اولیهسرب) پوشانده می‌شود. نمونهبدست آمده از پیش نوشته بعدا برای چاپ بکار می‌رود. مقدار جسم آزاد شده درالکترودها با هم‌ارز شیمیایی آن جسم(M/n)برابر باشد. قوانین فارادی در الکترولیز مقدمه الکترولیزیابرقکافت، کاربردی از علمشیمیفیزیکاست که مبنای آن ، اکسیداسیون و احیا و پتانسیلهای اکسید و احیایعناصرشیمیایی است و درآزمایشگاه و صنعت کاربردهای فراوانی دارد. قوانین حاکم برالکترولیز ، قوانین فارادی است که با این قوانینآشنا می‌شویم. قانون اول فارادی در الکترولیز · وقتی که جریان الکتریکی از محلولهایی مثلاسیدسولفوریکرقیقمی‌گذرد،آببه اجزایش یعنیهیدروژنواکسیژنتجزیه می‌شود. آنها در اطراف صفحات متصل به قطبهای منفی و مثبت باتریآزاد می‌شوند. محلولهایی از ایننوع که با گذشتن جریان از آنها بطور شیمیائی تجزیه می‌شوند،الکترولیتنامیده می‌شوند و فرایند تجزیه ماده بر اثر جریان الکتریکیبهالکترولیزمعروف است و رساناهایی را که در الکترولیت فرو می‌برند و جریان را بهآن می‌رسانند،الکترودنام نهاده‌اند. الکترود مثبت بهآندو الکترود منفی بهکاتدمعروف است. · محصولات تجزیه الکترولیت مثل اکسیژن و هیدروژن تا وقتی کهجریان عبور می‌کند،بر الکترودها می‌نشینند. جرم ماده ایرا که در الکترود آزاد می‌شود، می‌توان اندازهگرفت. اگرمحلول چنان انتخاب شود که ماده آزاد شده بر الکترود رسوب کند، این جرمرامی‌توان به‌آسانی اندازه گرفت. مثلا اگر از محلول سلفاتمس جریان بگذرد،مسبرکاتد رسوب می‌کند. این پدیده را در صورتیکهمثلا کاتد ازکربنساختهشده باشد، می‌توان به‌آسانی مشاهده کرد. لایه نازک مس بر سطح سیاه کربن بوضوحمشاهده می‌شود. باوزن کردن کاتد قبل و بعد از آزمایش می‌توان جرم فلز رسوب کرده رادقیقا معین کرد. · اندازه‌گیری نشان می‌دهد که جرممادهآزاد شده در هرالکترود ، به جریان الکتریکی ومدت الکترولیز بستگی دارد. با بستن مدار برای فواصلزمانیمتفاوت می‌توان اطمینان یافت که جرم ماده آزاد شده با مدت زمان عبورجریانمتناسب است. بنابراین ، جرم آزاد شده در الکترولیزهم با جریان الکتریکی و هم بامدت زمان انجام آزمایشمتناسب است. پس به حاصلضرب آنها نیز وابستگی دارد. اما اینحاصلضرب مساوی باری است که از الکترولیت گذشته است. در نتیجه جرم مادهآزاد شده درالکترود متناسب است با بار یا مقدار الکتریستهای که از الکترولیت گذشته است. اینقانون مهم را اولین بار، "فارادی" وضع کرد و بهقانون اولفارادی درالکترولیتهامعروف است. · اگر m جرم ماده رسوب کرده ، I جریان الکتریکی ، t زمان الکترولیز و q بار کلیباشد که در مدت زمان t از الکترولیت گذشته است. قانون اول فارادیبه شکل زیر نوشتهمی‌شود: m=Kq=KIt که در آن ،Kضریب تناسب است. با فرضاینکهq=1 C (با کل یک کولن) باشد، در می‌یابیم کهضریبKمساوی جرم مادهآزاد شدهتوسط بار1C، یا به عبارت دیگر جرم ماده آزاد شدهتوسط جریان1Aدرمدت1Sزماناست. · بررسی‌هایفارادینشان داد که هر مادهمقدار K معینی دارد که مشخصهآنماده است. مثلا در الکترولیز نیترات نقره ، بار 1C مقدارنقره 1.1180mg را آزاد می‌کند. همین مقدار نقره توسط 1C در الکترولیز هر نمک نقره مثلاکلرور نقره ومانند آن آزاد می‌شود. جرم ماده آزاد شده در الکترولیز نمکهر فلزدیگری با این مقدار ، تفاوت خواهد داشت. کمیتK،هم‌ارز الکتروشیمیایی مادهدادهنامیده می‌شود. تعریف هم‌ارز الکتروشمیایی هم‌ارز الکتروشیمیایی یک جسم، عبارت است ازجرم آزاد شده ازاین جسم در الکترولیز ، وقتی که یک کولن الکتریسته از محلولبگذرد. قانون دوم فارادی با توجه به اینکه هم‌ارزالکتروشیمیایی مواد مختلف بسیارمتفاوت است، چه خواصی از جسم هم‌ارز الکتروشیمیایی آنرا تعیین می‌کنند؟پاسخ اینسوال در قانون مهمدیگری که آن را نیزفارادیباآزمایش به‌اثبات رساند،نهفتهاست. هم‌ارز الکتروشیمیایی اجسام مختلف با جرم مولی آنهامتناسباست و با ظرفیت شیمیاییآنها نسبت عکس دارد. ظرفیت شیمیایی هر اتمی را با تعداداتم‌هایهیدروژنتعریف می‌کنند که می‌توانند با آن ، ترکیب یا جانشینآن شوند. مثال عددی برای توضیح قانون دوم جرم مولی نقره 0.1079Kg/mol و ظرفیت آنمساوی یک است. جرم مولیروی 0.0651Kg/mol و ظرفیت آندو است. بنابراین ، مطابق قانون دوم فارادی ، نسبتهم‌ارز الکتروشیمیائی نقره و رویبرابر است با: 3.30=(0.0654/2)/(0.1079/1) · اگر هم‌ارز الکتروشیمیایی یک جسم را با[K[Kg/C، جرم مولی آن رابا[M[Kg/molو ظرفیت آنرابا( 1,2,3,...) nنمایشدهیم، می‌توان قانوندوم فارادی را به اینشکل(K=(1/F)(M/nنوشت. دراینجاFضریبتناسبو ثابب عمومی است، یعنی برای تمام اجسام مقدار یکساندارد. کمیتFبهثابت فارادیمعروف است. مقدار آن که با آزمایش معین شده برابر است با: F=96484C/mol · برخی عناصر در ترکیبات مختلف ، ظرفیتهای متفاوتی از خود نشانمی‌دهند، مانندمسکهیک فلز دو ظرفیتی است. بنابراین مس ، دوهم‌ارز الکتروشیمیایی دارد. نسبت جرم مولیهر جسم به (ظرفیت شیمیایی آن ، هم‌ارز شیمیایی آن جسم نامیده می‌شود. این نسبت ،مبین جرم جسمی است که برای جایگزین یک مول هیدروژن در ترکیبات لازماست. · برای اجسام تک‌ظرفیتی هم‌ارز الکتروشیمیایی اجسام با هم‌ارزشیمیایی آنهامتناسب است. بنابراین دو قانون فارادی را درهم ادغام می‌کنیم که در آن ، جرم مادهآزاد شده بر اثرعبور مقدار الکتریستهqازالکترولیت است. این فرمولm=(1/F)(M/n) qمفهوم فیزیکی ساده ای دارد. ثابتفارادیF، به عدد،مساوی با باری (q) است که باید از هر الکترولیتی بگذرد تا مقدار جسم آزادشده درالکترودها با هم‌ارز شیمیایی آن جسم(M/n)برابر باشد. الکترولیزبدون نیاز بهجریان برق شايد بسيار عجيب باشد كه عمليات الكتروليز را بدون جريان برق انجام داد.امااين كار انجام پذير است.هر چند اين نوع دستگاه الكتروليز به علت وزني كه دارد برايهر نوع استفاده اي مناسب نيست اما نظر به اينكه از جريان برق بي نياز است قابل توجهمي باشد........ استفاده از الكتروليزامروزه بهترين راه براي توليد سوخت پيل ميباشد. اين برتري به دلايل زيراست: 1- الكتروليز علاوه بر توليد هيدروژن، اكسيژنمورد نياز پيل را نيز توليد مي كند. 2-الكتروليزبسيار ساده و با خلوص بالا هيدروژن توليد ميكند 3-هزينه هاي آن در مقايسه با روش هاي ديگر بسياركمتر است و... در واقع تنهامشكلي كه براي استفاده از الكتروليز وجود دارد نيازمند بودن آن به برق است. ديگراينكه در صورت استفاده پيل براي وسايل نقليه حمل آب نا مناسب به نظر ميرسد كه اينمشكل با ذخيره سازي هيدروژن قابل حل است. اما در مورد مشكل اول بايد گفت كه تحقيقات بسياري براي انجامالكتروليز بدون نياز به جريان الكتريسيته انجام گرفته است. كه در اينجا به اينمسٌله ميپردازيم: شايد بسيار عجيبباشد كه عمليات الكتروليز را بدون جريان برق انجام داد.اما اين كار انجام پذيراست.هر چند اين نوع دستگاه الكتروليز به علت وزني كه دارد براي هر نوع استفاده ايمناسب نيست اما نظر به اينكه از جريان برق بي نياز است قابل توجه ميباشد. در اين دستگاهاز خاصيت مغناطيسي براي تبديل آب به يون هاي سازنده استفاده مي شود به اين صورت كهآب را از مسيرهايي با ديواره هاي مغناطيسي عبور مي دهند. آب در حين عبور از اينمسير ها به يون هاي سازنده تبديل ميشود و به الكترود هاي موجود منتقل مي شود تايونهاي هيدروژن اكسيده و اكسيژن كاهيده شود. به اين طريق جرياني از الكترون بينالكترود کاتد و آند ايجاد ميشود. در واقع به جاي اينكه جريان برق يون ها را مجبوربه الكترون دادن يا گرفتن كنند،خود يون ها داوطلبانه به سمت الكترود ها ميروند وجرياني از الكترون را برقرار مي كنند.البته بايد به اين مطلب هم توجه داشت كه اينجريان ايجادي صرف اكسايش هيدروژني ميشود كه جفت اكسيژنش آن را ايجاد كرده. بنا براين جهت ادامه الكتروليز نمي توان از اين جريان استفاده كرد. همانطور كه اشاره شد، استفاده از اين روش به دليل وجود تجهيزاتمغناطيسي به نسبت سنگين است. و نيز براي توليد هيدروژن مطلوب هزينه بر نيز ميباشد. اما با توجه به عدم وابستگي آن به جريان برق به نظر مناسب ميآيد.

قوانین فاراده

مطالب مشابه :

4 قانون مهم فیزیکی

قانون لنز

جریان القایی (قانون فارادی)