法拉第电解定律

法拉第电解定律（英语：Faraday's laws of electrolysis），是化学中的两条定律，用于有关电解的化学计量。这定律由英国科学家米高·法拉第，在19世纪前半期通过大量实验得出的经验规律，并于1834年发表。法拉第电解定律适用于一切电极反应的氧化还原过程，是电化学反应中的基本定量定律。法拉第电解第一定律说明：在电解过程中，物质在电极生成的质量，与通过电极的电量成正比。这里的电量，指的是电荷的数量，现代物理常以库仑 (C) 作为单位。在使用恒定电流时，电荷又与供电的时长成正比。换句话说，在恒定电流下，电解时间愈长，在电极生成的物质愈多，二者成正比。法拉第电解第二定律说明：在电解过程中，使用相同的电量，不同物质在电极生成的质量，与该物质的当量重量成正比。这里的当量重量，是指该物质的摩尔质量，除以它接受或失去电子的数目。举例来说，在铜离子溶液的电解实验中，从铜(I)离子 Cu+ 所得的铜金属，其当量重量是 .mw-parser-output .serif{font-family:Times,serif}63.5 ÷ 1 = 63.5 g ；从铜(II)离子 Cu2+ 所得的铜金属，则有当量重量 63.5 ÷ 2 = 31.8 g。也就是说，若使用相同的电量，后者生成的铜金属是前者的一半。对于某物质 X 的溶液 X z+(aq) 进行电解：根据法拉第电解定律，若使用电量 Q 进行电解，则可得生成质量 M使用摩尔质量的公式 n = M M m o l {displaystyle n={frac {M}{M_{mathrm {mol} }}}} ，可以简略写成其中 n 是生成物质的摩尔数。首先定义法拉第常数 F ，作为一摩尔电子的电量。从实验量度得知，法拉第常数 F = 96 485.332 12... C mol−1 。从化学方程可知，生成一摩尔的物质，需要 z 摩尔的电子，即 zF 的电量。因此，生成 n 摩尔的物质，需要 nzF 的电量：整理可得证毕。从上得知，法拉第电解定律可表示为其中：对于恒定电流的情况，使用电流公式 I = Q t {displaystyle I={frac {Q}{t}}} ，可以写成其中：若电流随时间有所变化，则须以积分求得总电量作计算：其中：