ELEKTROLİZ ÜÇÜN FARADEY QANUNLARI
İngilis alimi Maykl Faradey (1791-1867) elektroliz zamanı elektrodlar üzərində ayrılan maddənin kütləsinin hansı fiziki kəmiyyətlərdən asılı olduğunu müəyyənləşdirmişdir. Elektroliz qanunu adlanan bu asılılıq belə ifadə olunur:
• Elektroliz zamanı elektrodlar üzərində ayrılan maddənin kütləsi elektrolitdən keçən elektrik yükünün miqdarı ilə düz mütənasibdir.
M = k · q
Və ya
M = kIt
Burada m – elektrod üzərində ayrılan maddənin kütləsi, q – elektrolitdən keçən elektrik yükünün miqdarı, k – mütənasiblik əmsalı olub maddənin elektrokimyəvi ekvivalentidir. Elektrokimyəvi ekvivalentin BS-də vahidi:
Maddənin elektrokimyəvi ekvivalenti ədədi qiymətcə elektrolitdən 1Kl yük keçərkən elektrod üzərində ayrılan maddənin kütləsinə bərabərdir. Elektrokimyəvi ekvivalenti müxtəlif maddələr üçün müxtəlif qiymətə malikdir.
Maqnetik bir sahə içərisində hərəkəti təcrübə edən müxtəlif növ qüvvələr var. Keçən bir telin yaşadığı qüvvə axın Faraday qanununun klassik nümunəsidir. Bu vəziyyətdə, elektrik cərəyanının keçdiyi telin yaşadığı qüvvə, hərəkətdə olan və ya maqnit sahəsinin mövcud olduğu elektronlara bağlıdır. Bu proses də əksinə olur. Bir telin maqnit sahəsindən keçə bilərik və ya zamanla maqnit sahəsinin böyüklüyünü dəyişdirə bilərik və bu, bir cərəyanın axmasına səbəb ola bilər.
Elektromaqnit induksiyasını təsvir edə bilmək üçün ən vacib qanun Faraday qanunudur. Tərəfindən kəşf edilmişdir Michael Faraday və zamanla dəyişən maqnit sahəsi ilə dəyişikliklər nəticəsində yaranan elektrik sahəsi arasındakı əlaqəni təyin edir. Faraday qanununa gediriksə, onda bu ifadənin olduğunu görürük:
“Qapalı bir dövrədə induksiya edilmiş gərginlik, dövrə özü ilə kənar kimi istənilən səthdən keçən maqnit axınının zaman dəyişmə sürəti ilə mütənasibdir.”
Faraday qanununun dediklərini bir nümunə ilə göstərəcəyik. Faraday-ın təcrübəsini nəzərdən keçirək. Burada kiçik bir bobinə elektrik cərəyanının verilməsindən məsul olan bir batareyamız var. Elektrik cərəyanının bu keçidi ilə bobin növbələrindən maqnit sahəsi yaranır. Bobində öz oxuna sarılmış metal kabellər var. Bobin daha böyük bir içəri və xaricdə hərəkət etdikdə, bobin içərisində bir gərginlik yaradan bir maqnit sahəsi var. Bu gərginlik bir galvanometr ilə ölçülə bilər.
Bu təcrübədən Faraday qanunu formalaşdırıla bilər və çoxsaylı nəticələr çıxarmaq olar. Bu təcrübənin bütün qənaətləri elektrik enerjisinin istehsalı ilə əlaqəli idi və bu günümüzdə mövcud olan elektrik enerjisinin ən müasir istifadəsi üçün istifadə olunan Lenz qanununun açarı idi.
Michael Faraday-ın bu qanunu qurmağı bacardığı hekayəsinə qısaca nəzər salaq. Bu alimin bilirik Elektrik və maqnetizm ətrafında mərkəzi fikirlərin yaradıcısı idi. Ömrünü bu elmi sahədə araşdırmalara həsr etdi. Danimarkalı bir fizik Oersted kimi tanınan elektrik və maqnetizm arasındakı əlaqəni empirik şəkildə nümayiş etdirə biləndə çox həyəcanlandı. Bu, 1820-ci ildə baş verdi. Bu təcrübədə o, cərəyan keçirən telin tamamilə maqnitlənmiş iynəni hərəkətə gətirə biləcəyini və kompasın içərisində olduqlarını təsdiqlədi.
Faraday bir çox təcrübə dizayn edə bildi. Onlardan biri dəmir halqanın ətrafına iki telli solenoid sarmaqdan ibarət idi. Elektrik və maqnetizm arasındakı əlaqəni yoxlamaq üçün elektrik cərəyanını bir açar vasitəsilə solenoidlərdən birindən keçirdi. Cari digərində induksiya edildi. Faraday elektrik cərəyanlarının görünüşünü zamanla meydana gələn maqnit axınının dəyişməsi ilə əlaqələndirdi.
Nəticə etibarilə və bu təcrübə sayəsində Michael Faraday maqnit sahələri ilə elektrik sahələri arasındakı əlaqəni nümayiş etdirə bildi. Bütün bunlardan Maxwell qanunlarının sonrakı ifadələrinin bir hissəsi olan çoxlu məlumat ortaya çıxır.
Maqnit sahələri ilə elektrik sahələri arasında əlaqəni qurmaq üçün aşağıdakı düstur təklif olunur.
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
EMF və ya the induksiyalı Elektromotor Gücünü (gərginliyi) təmsil edir və dϕ / dt, maqnit axınının müvəqqəti dəyişmə dərəcəsidir ϕ.
Elektrikli sobalar kimi gündəlik əşyalar Faraday qanunu ilə mümkün olur. Faraday qanununun gündəlik həyatda tətbiqinin bəzi nümunələrini görəcəyik. Biz bunu bilirik demək olar ki, bu gün əldə etdiyimiz bütün elektrik texnologiyaları Faraday qanununa əsaslanır. Xüsusilə, generatorlar, transformatorlar və elektrik mühərrikləri kimi bütün elektrik cihazları baxımından əhəmiyyətlidir. Bir nümunə verək: birbaşa cərəyan mühərriki yarada bilmək üçün biliklər əsasən bir maqnitin uclarında fırlanan bir mis diskin istifadəsinə əsaslanırdı. Bu fırlanma hərəkəti sayəsində birbaşa cərəyan meydana gələ bilər.
Bu prinsipdən bir transformator, alternativ cərəyan generatoru, maqnit əyləc və ya elektrik soba kimi kompleks obyektlərin bütün ixtirası alınır.
İndüksiya ilə maqnit qüvvəsi arasındakı əlaqə
Faraday qanununun nəzəri təməlinin kifayət qədər mürəkkəb olduğunu bilirik. Yüklənmiş hissəcikdəki maqnit qüvvəsi ilə əlaqənin konseptual anlayışını bilmək olduqca sadədir. Məsələn, hərəkət edən bir telin yükü. Elektrik induksiyası ilə maqnit qüvvəsi arasındakı əlaqəni izah etməyə çalışacağıq. Bir tel içərisində sərbəst hərəkət edən bir elektron hesab edirik. Bundan sonra, teli şaquli bir maqnit sahəsinə yerləşdiririk və sahəyə dik istiqamətdə hərəkət etdiririk. Bunun hərəkətinin sabit bir sürətlə olması vacibdir.
Telin hər iki ucu bir spiral şəklində birləşdiriləcəkdir. Bağlandığımız sayəsində və bu şəkildə teldəki elektrik cərəyanını yaratmaq üçün edilən bütün işlərin telin müqavimətindəki istilik kimi yayılacağına zəmanət veririk. İndi bir insanın məftili sabit bir sürətlə maqnit sahəsindən çəkdiyini düşünək. Məftili çəkdikdə sabit maqnit sahəsi öz-özünə iş görə bilməyəcəyi üçün güc tətbiq etməliyik. Bununla birlikdə, gücün istiqamətini dəyişdirə bilərsiniz. Tətbiq etdiyimiz qüvvənin bir hissəsi yenidən yönləndirilir və teldən keçən elektron üzərində bir elektromotor qüvvəsi yaranır. Elektrik cərəyanı quran bu sapma.
E
lektrokimyəvi ekvivalentin düsturu:
Burada n- maddənin valentliyidir.
Elektrokimyəvi ekvivalent sonrakı kəmiyyətlərdən asılı deyil:
• Elektrodlar üzərində ayrılmış maddənin kütləsindən: k(m)=const.
• Elektrolitdən keçən yükdən: k(q)=const.
• Cərəyan şiddətindən: k(I)=const.
Elektrolitlərdə cərəyanın istilik, kimyəvi və maqnit təsiri müşahidə olun Elektrolitdən cərəyanın keçməsi zamanı ayrılan enerji sonrakı düstur ilə olunur:
Nəticə
Elektroliz — elektrik cərəyanından keçdikdən sonra elektrodlarda ikinci reaksiyalardan yaranan həll olunmuş maddələrin ayrılmasını təmin edən fiziki-kimyəvi proses. Elektroliz elektrolitdən elektrik cərəyanı keçən zaman elektrodlar üzərində maddə toplanmasına deyilir. Elektrolit elektrik cərəyanı keçirən duz,turşu və qələvi məhluluna deyilir. Elektrolitik dissosiasiya suda neytral molekulların parçalanması zamanı mənfi və müsbət ionların əmələ gəlməsinə deyilir.
Maykl Faradey elektromaqnetizm və elektrokimyanın öyrənilməsinə töhfə verən ingilis alimi. Onun əsas kəşfləri arasında elektromaqnit induksiyası, diamaqnetizm və elektroliz kimi əsasını qoyduğu prinsiplər var.
Faradey ən çox elektrik və maqnitlə bağlı gördüyü işləri ilə tanınır. Qeydə alınmış ilk təcrübəsi yeddi diskli sink örtük parçası, üst-üstə yığılmış yeddi qəpik və acı duz ilə nəmləndirilmiş yeddi kağız parçası ilə voltak yığının qurulması idi.
Elektrolizin əsas qanunları; getdiyi şəraitdə maddənin saxlanmasının ümumi qanununu əks etdirir. 1833-34 illərdə M.Faradey tərəfindən kəşf edilmişdir.
Birinciqanun. Elektroliz prosesində reaksiyaya girmiş elektrod üzərində toplanan maddənin kütləsi (m) cərəyan şiddəti (1) və elektrolizin müddəti ilə (t) düz mütənasibdir (Q=It) (fərz edilir ki, I t-dən asılı deyil; əks halda kütlə ilə mütənasibdir, burada t₁ və t₂ - cərəyanın qoşulma və kəsilmə momentləridir).
İkinciqanun. Müxtəlif elektrod proseslərində eyni miqdar elektrik yükü keçən zaman reaksiyaya girmiş maddələrin kütlələrinin nisbəti onların kimyəvi ekvivalentləri mütanasibdir. F.q. bir tənliklə ifadə olunur
Burada M – elektrolizdə iştirak edən maddənin mol. Kütləsi; z- bu maddənin bir molekulunun çevrilməsinə uyğun olan elementar yüklərin sayı; 1/F bütün maddələr üçün ümumi olan mütənasiblik əmsalı; F Faradey sabiti, F=96484,56±0,27 Kl/mol. F.q.-nın kimyəvi rabitələrin təbiətinin anlaşılmasında və atom-molekul nəzəriyyəsinin inkişafında mühüm rolu olmuşdur. Onlar 1-ci və 2-ci növ keçiriciləri ayıran sərhədlərdə elektrokimyəvi çevrilmələri təsvir edən gedən bütün tənliklərin çıxarılmasında istifadə olunur. F.q. kulonometriyada və cərəyana görə reaksiyanın çıxımının təyin edilməsində tətbiq edilir.
İstifadə olunan ədəbiyyat siyahısı
https://fizika.xyz/pdf-materiallar/elektrizm/muxtelif-muhitlerde-elektrik-cereyani/43-elektrolitlrd-elektrik-cryan.html
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=http://ensiklopediya.gov.az/az/terms/19979/cild/20&ved=2ahUKEwj-q8Gb24mDAxU2QVUIHW9aBGMQFnoECAkQAQ&usg=AOvVaw1_9ukke8olUhCPr17vhaj5
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=https://az.m.wikipedia.org/wiki/Elektroliz&ved=2ahUKEwj-q8Gb24mDAxU2QVUIHW9aBGMQFnoECAgQAQ&usg=AOvVaw3yrTjlrcZe08UlLxDBlD_0
| 