قانون فاراداي في التحليل الكهربائي

نص قوانين فاراداي في التحليل الكهربائي

قوانين فاراداي في التحليل الكهربائي هي قوانين كمية اكتشفها العالم الإنجليزي مايكل فاراداي في عام 1833 بعد دراسته للتحليل الكهربائي، وتوصل إلى قانونين يُعبران عن التغيرات الكيميائية وعلاقتها مع كمية التيار المُستخدم أثناء عملية التحليل الكهربائي، وفيما يلي توضيح مفصل لقوانين فارادي:

القانون الأول في التحليل الكهربائي

يُمكن تعريف قانون فاراداي الأول بأنّه كمية الترسب الكيميائي عند الأقطاب الناتجة من تدفق التيار الكهربائي تتناسب طرديًّا مع كمية الكهرباء التي تمر عبر المحلول الإلكتروليتي، ويُمكن تمثيل تأثير فاراداي لهذا القانون بالصيغة الرياضية التالية:

كمية المادة المترسبة = ثابت التناسب × كمية الكهرباء المارة عبر الإلكتروليت.
m = Z × Q

حيث إنّ:

m: كمية المادة المترسبة أو المذابة في الأقطاب الكهربائية وتُقاس بوحدة الجرام.
Q: كمية الكهرباء التي تمر عبر الإلكتروليت وتُقاس بالكولوم.
Z: ثابت التناسب ويُسمى المكافئ الكهروكيميائي ويُقاس بوحدة جرام / كولوم.

وهناك علاقة بين قيمة ثابت فاراداي والمكافئ الكهروكيميائي وهي كالتالي:

المكافئ الكهروكيميائي = الوزن المكافئ الكيميائي / ثابت فاراداي
Z = E / F

كما أنّ كمية الكهرباء (Q) هي شدةّ التيار المارة في وحدة الزمن:

كمية الكهرباء = كمية التيار المار × زمن مرور التيار
Q = I x t

وبالتالي تُصبح الصيغة الرياضية لقانون فارادي الأول كالتالي:

كمية المادة المترسبة = (الوزن المكافئ الكيميائي × شدة التيار × زمن مرور التيار) / ثابت فارادي
m = (E x I x t) / F

حيث إنّ:

m: كمية المادة المترسبة أو المذابة في الأقطاب الكهربائية وتُقاس بوحدة الجرام.
E: الوزن المكافئ الكيميائي وتُقاس بوحدة جرام/مول.
F: ثابت فاراداي وقيمته 96,500 كولوم لكل واحد مول من الإلكترونات.
I: شدة التيار ويُقاس بوحدة الأمبير.
t: زمن مرور التيار ويُقاس بوحدة الثانية.

القانون الثاني في التحليل الكهربائي

ينص قانون فاراداي الثاني في التحليل الكهربائي كمية الترسب الكيميائي عند الأقطاب الناتجة من تمرير شحنة كهربائية عبر المحلول الإلكتروليتي تتناسب طرديًا مع مكافئها الكيميائي أو وزنها المكافئ، وبصورة أخرى ينص على إذا مُررت كمية متساوية من الكهرباء عبر العديد من الإلكتروليتات، فإنّ كتلة المواد المترسبة تتناسب مع مكافئها الكيميائي أو وزنها المكافئ، ويُمكن تمثيله بالصيغة الرياضية التالية:

كتلة المادة الأولى / كتلة المادة الثانية = الوزن المكافئ للمادة الأولى / الوزن المكافئ للمادة الثانية
(m1/m2)= (E1/E2)

حيث إنّ:

m1: كتلة المادة الأولى وتُقاس بوحدة الجرام.
E1: الوزن المكافئ للمادة الأولى وتُقاس جرام / مول.
m2: كتلة المادة الثانية وتُقاس بوحدة الجرام.
E2: الوزن المكافئ للمادة الثانية وتُقاس بوحدة جرام / مول.

ويُعرف الوزن المكافئ للعنصر على أنّه نسبة وزنه الذري / تكافؤ العنصر.

مسائل على قانون التحليل الكهربائي

مُرر تيار كهربائي بشدة 1.5 أمبير بمحلول كلوريد النحاس الثنائي لمدة تصل إلى ساعة، فإذا كان وزن النحاس الذي رُسّب 1.778 جرامًا، أحسب الوزن المكافئ للنحاس؟
- نحول الساعة إلى ثواني، ساعة = 60 دقيقة × 60 ثانية = 3600 ثانية
- كمية المادة المترسبة = (الوزن المكافئ للنحاس × شدة التيار × زمن مرور التيار) / ثابت فارادي
- 1.778 = (الوزن المكافئ للنحاس × 1.5 × 3600) / 96500
- الوزن المكافئ للنحاس = 31.77 جرام / مول.

احسب الزمن الكافي لترسيب 2.16 جرام من عنصر الفضة عند مرور تيارٍ كهربائيّ بشدة 32 أمبير بمحلول نترات الفضة، علمًا بأنّ الكتلة الذرية للفضة تساوي (108 جرام/مول)؟
- كمية المادة المترسبة = (الوزن المكافئ للنحاس × شدة التيار × زمن مرور التيار) / ثابت فارادي
- 2.16 = (108 × 32 × زمن مرور التيار) / 96500
- زمن مرور التيار = 60.31 ثانية

مُررت نفس كمية الكهرباء في محلولي كلوريد الذهب وكلوريد النحاس، فإذا ترسب 2 جرام من النحاس، فما هو وزن الذهب المترسب علمًا بأن الوزن الذري للذهب يساوي 196.8 وتكافئه يساوي 3 والوزن الذري للنحاس يساوي 63.5 وتكافئه 2؟
- الوزن المكافئ للنحاس = الوزن الذري / التكافؤ = 2/63.5 = 31.75
- الوزن المكافئ للذهب = الوزن الذري / التكافؤ = 3/196.8 = 65.6
- كتلة النحاس / كتلة الذهب = الوزن المكافئ للنحاس / الوزن المكافئ للذهب
- 2/ كتلة الذهب = 31.75 / 65.6
- كتلة الذهب = 4.13 جرام.

الخلاصة

قوانين فارادي هي قوانين تُستخدم للتعبير عن التغير الكهربائي الناتج أثناء عملية التحليل الكهربائي، وينص قانون فارادي الأول على أنّ كمية المادة المترسبة عند الأقطاب تتناسب طرديًا مع كمية الكهرباء المارة عبر المحلول، بينما ينص القانون الثاني على أنّ كمية المادة المترسبة تتناسب طرديًا مع مكافئها أو وزنها الكيميائي، كما أنّ وحدة قياس فاراداي هي الكولوم.

2023-12-1738تعليم

مزيد من المشاركات

هل الأرض كروية أم مسطحة؟

هل الأرض كروية أم مسطحة؟ بدأت أبحاث البشر حول كروية الأرض منذ أكثر من 2000 عام، فقد قام الإغريق القدماء بقياس الظلال أثناء الانقلاب الصيفي وحساب محيط الأرض، والاستدلال بمواقع النجوم والأبراج لتقدير المسافات على الأرض والتي جعلتهم يتوصلون إلى حقيقة أن الأرض كروية، أما في أيامنا هذه يستخدم العلماء "الجيوديسيا" ( geodesy ) وهو علم قياس شكل الأرض والجاذبية والدوران والذي يوفر قياسات دقيقة توضح أن الأرض مستديرة، إلى جانب استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والأقمار الصناعية التي تساعد العلماء

مفهوم الحقوق الاقتصادية

مفهوم الحقوق الاقتصادية الحقوق الاقتصادية هي عبارة عن مجموعة من الحقوق التي ينبغي أن يتمتع بها الإنسان في أي وقت أو أي مكان، حيث أنها تكفل له العيش بكرامة وشرف، ومنها الحق في العمل وفي الضمان الاجتماعي وغيرها من الحقوق ذات الطبيعة الاقتصادية. وتجدر الإشارة إلى أن الحقوق الاقتصادية للإنسان غالبًا ما ترتبط بالحقوق الاجتماعية والثقافية، وقد أصبحت مجموعة الحقوق الاقتصادية والاجتماعية والثقافية منذ أمد ليس بالبعيد من الحقوق الأساسية لجميع البشر، وأصبحت الدول ملزمة بضمان هذه الحقوق لجميع الأشخاص دون

أبرز مؤلفات نيكولو مكيافيلي

أبرز مؤلفات نيكولو ميكافيلي فيما يأتي عدد من مُؤلفات نيكولو ميكافيلي البارزة: كتاب الأمير هو أهم كتب ميكافيلي، وساهم في شهرته في الوسط الأكاديمي والسياسي، كتبه عام 1513م، ونُشر رسميًا عام 1532م، والفكرة الرئيسية في الكتاب هي مُساعدة الحاكم على استعادة سلطته، وتوسيع نفوذه، وأهدى ميكافيلي الكتاب إلى الحاكم ميديتشي، فلم يكن طرح ميكافيلي مثالي، وحتّى أنّ الفلاسفة أكّدوا على أنّه فصَل الأخلاق عن السياسة، فخلاصة الكتاب هي دراسة الخيارات المُتاحة للاحتفاظ بالسلطة، دون اللجوء إلى مثاليات. كأنّه يقول

صناعة الصابون في المنزل دون صودا كاوية

صناعة الصابون في المنزل دون صودا كاوية تُعرف الصودا الكاوية (بالإنجليزية: Lye) المعروفة أيضًا باسم هيدروكسيد الصوديوم بأنّها مادة قلوية كاوية تُسخدم لصناعة الصابون، لكن قد تكون لها آثار جانبيّة شديدة الخطورة عند خلطها مع المواد الكيمائيّة الأخرى. وهو الأمر الذي يجعل البعض لا يرغب بصنع صابون يحتوي على مواد كيمائيّة، إذ رغم أنّها مادة أساسيّة في صناعة الصابون، إلّا أنّه يُمكن الاستغناء عنها في حالات مُعينة. إذ يُمكن صنع الصابون باستخدام صابون أساسي طبيعي وخال من المواد الكيميائية عبر إذابته، ثم

الفرق بين كان التامة والناقصة

الفرق بين كان التامة وكان الناقصة يوجد فارقٌ واختلاف بين "كان التامة وكان الناقصة"، وذلك في العديد من الأمور، ومنها: إمكانية حذف " كان" من الجملة إذا كان بإمكاننا أن نحذف "كان" من الجملة فعندئذ نعتبرها ناقصةً وذلك لأنها بالأصل تدخل على الجملة الاسمية ، وحذفها لن يؤثر في الجملة بل ستعود الجملة إلى ما كانت عليه في السابق، على سبيل المثال إذا قلنا " كان الجوُّ مشمساً"، فنستطيع حذف" كان" وأن نقول بعد ذلك " الجوُّ مشمسٌ". بينما إذا لم يكن بإمكاننا حذف "كان" من الجملة فيكون نوعها تاماً، وعلى سبيل

مسائل عن قانون كولوم

أمثلة على حساب القوة الكهربائية وفيما يأتي بعض الأمثلة على حساب القوة الكهربائية: مثال 1: شحنتان تحمل الأولى منهم شحنة مقدارها 4×10 كولوم، والثانية 6×10كولوم، وتفصل بينهما مسافة 3×10م في الفراغ، باعتبار ك=9*10، فما مقدار القوة المتبادلة بينهما؟ الحل: باستخدام قانون كولوم: ق= ك×(ش 1 ×ش 2 )/ف ق= 9×10×4×10×6×10/(3×10) ق= 24× 10 نيوتن. مثال 2: ثلاث شحنات نقطية تقع على خط مستقيم، تبلغ شحنة الأولى ش1= 2×10 كولوم، والثانية ش2= 1×10، والثالثة ش3=-3×10، وتبلغ المسافة بين الشحنة الأولى والشحنة الثانية

السياحة في سبانجا

بحيرة سبانجا يمكن للزائر الذهاب إلى هذه البحيرة والتي تُعتبر من البُحيرات الواقعة على إحدى الحفر التكتونية، بين خليج إزميد وسهول ادابازاري، وهي توازي بُحيرة إزنيق، وتبلغ مساحتها 251 كيلومترمربع، وتحيط بها الجبال من الجهة الجنوبية ومجموعة من التلال الصغيرة من الجهة الشمالية، كما يلجأ العديد من سُكان المنطقة إلى مياه البُحيرة من أجل تلبية احتياجاتهم المنزلية إلى جانب الصناعية، وتعتبر هذه البُحيرة من البحيرات القليلة الموجودة في تركيا والتي توفّر مياه الشرب. قرية المعشوقية يعد الريف التركي من

ما المقصود بالرقم الهيدروجيني Ph

تعريف الرقم الهيدروجيني pH يعد الرقم الهيدروجيني إحدى الصفات الكيميائية للموادّ وهو مقياس لدرجة حموضة وقاعديّة المحاليل المائية،ويُقاس الرقم الهيدروجيني على مقياس مدّرجٍ من 0 إلى 14، فوفقاً لهذا المقياس، فإنّ قيمة الرقم الهيدروجيني التي تقل عن 7 تعني أنّ المحلول حمضي، فيما تُشير القيمة التي تزيد عن 7 إلى أنّ المحلول قاعدي، أي إنّه كُلّما قلّت قيمة الرقم الهيدروجيني كانت نسبة الحموضة أكبر، ووصِفت المادة عندها بأنّها مادّة حمضيّة، وكلّما زادت القيمة عن الرقم 7 كانت المادّة قاعديّة. بالإضافة إلى