Daca se foloseste o celula electrolitica formata din doi electrozi cufundati intr-o solutie de electrolit si legati de o sursa de forta electromotoare, se inchide de asemenea un circuit electric. La aplicarea unei tensiuni electrice, intre electrozi se formeaza un camp electric; miscarea, pana atunci dezordonata, se transforma in miscare dirijata. Aceasta miscare orientata se numeste migrare.
Ionii pozitivi migreaza in directia electrodului negativ(catodul) si ionii negativi in directia electrodului pozitiv(anodul). Ionii incarcati pozitiv fiind atrasii de catod se numesc anioni. Prin urmare, trecerea curentului electric printr-un electrolit este insotita de deplasarea de materie. Aceasta deplasare de materie este insotita de variatii de concentrati si deci prin separare de substanta la punctele de intrere si de iesire a curentului electric in, respectiv din, solutia electrolitului. Procesul este o electroliza.
Forta electromotoare aplica, pe langa dirijarea in solutie a ionilor spre electrozii respectivi, produce o miscare a electronilor de la anod la catod, prin circuitul exterior al celulei.
Pentru continuitatea intre circuitul ionic (din solutie) si cel electronic (care inchide circuitul celulei de electroliza) trebuie indeplinita conditia: cantitatea de electricitate transportata de electroni sa fie egala cu cea transportata de ionii din solutie, adica numarul de electoni cedati anodului sa fie egal cu numarul de electoni acceptati de catod. Se intelege, deci, ca trecerea curentului electric printr-o solutie este posibila atat timp cai exista ioni liberi in solutie.
Deci, pe cand la metale, singurele particule mobile sunt electronii (negativi), in solutiile de electroliti sint prezenti atat ioni negativi (anioni) cat si ioni pozitivi (cationi). Miscarea unei sarcini pozitive intr-un sens are acelasi rol la conducerea unui curent electric ca si miscarea unei sarcini negative in sens opus. Dar, pe cand in metal, purtatori de sarcina au un singur semn, in solutiile de electroliti ei au semne opuse.
Legile lui Faraday. La trecerea curentului electric printr-un electrolit, adica in timpul electrolizei, au loc cele doua procese distincte:
transportul curentului electric de catre ioni;
reactile chimice care se produc la electrozi;
Pe baza experimentala, M. Faraday (1832-1833) a observat ca exista o relatie intre cantitatea de electricitate care trece printr-un electrolit si cantitatea de substanta transformata prin electroliza. Aceste observatii l-au condus la enuntarea legilor electrolizei sau legilor lui Faraday.
Dupa prima lege: cantitatea de substanta transformata la electrod este proportionala cu cantitatea care trece prin electrolit. Deci:
m= kIt= kQ
unde m reprezinta cantitatea de substanta transformata la electroliza, in g ; I- intensitatea curentului, in A; t- timpul de electroliza, in s; k- o constanta de proportionalitate; Q- cantitatea de curent care trece prin electrolit.
Pentru verificarea experimentala a acestei legi, se trece un curent electric prin mai multe celule electrolitice care sunt legate in serie si care contin acelasi electrolit. Se poate constata ca in fiecare celula electrolitica cantitateade electrolit descompus este aceeasi prentru aceeasi durata de electroliza. Daca se dubleaza durata de electroliza (sau intensitatea de curent) cantitatea de electrolit descompusa este dublata.
Dupa a doua lege: cantitatile de substanta diferite, transformate la electrozi de aceiasi cantitate de electricitate, sant proportionale cu echivalentii lor chimici.
La determinarea cantitati de curent necesara pentru 1 echivalent-gram se tine seama de descarcarea unui ion monovalent necesita un electron, a carui sarcina este:
4,8020.10-10 u.e.s.C.G.S.=1,602.1019 As (amperi-secunda)=1C (columb), si ca 1 echivalent-gram reprezinta N (numarul lui Avogadro) ioni monovalenti. Deci sarcina totala a acestor ioni este:
eN =(1,602.10-19 As)(6,023.10-23 val-1)=
=96494 As . val-1=96494 C. val-1 (
(26,8 Ah.val-1
Aceasta cantitate de electricitate se numeste un faraday si are simbol F. Deci un faraday reprezinta cantitatea de electricitate necesara pentru a transforma la electroliza un echivalent-gram dintr-o substanta.
De exemplu, pentru ca la electroliza acidului clorhidric sa se puna in libertate 1 atom-gram de hidrogen este necesar 1F, pentru 2 atomi-gram de hidrogen sant necesari 2F, pentru 3 atomi-gram sant necesari 3F etc. Tot asa, pentru ca la electroliza unei soluti de clorura de curpu(II) sa se puna in libertate 1 atom-gram de cupru sant necesari 2F, pentru 2 atomi-gram de cupru sant necesari 4F etc.
Importanta electrolizei.
