Faraday Elektroliz Kanunları, elektroliz işlemi sırasında bir elektrottan açığa çıkan veya birikim yapan madde miktarının hesaplanmasını sağlayan temel kurallardır. Bu kanunlar, İngiliz bilim insanı Michael Faraday tarafından 1833 yılında ortaya konmuştur. 🧪⚡
Elektroliz, bir elektrik akımının bir sıvı (elektrolit) içinden geçirilerek kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesi işlemidir. Bu işlem sırasında elektrotlarda madde birikimi veya açığa çıkışı gözlemlenir.
“Elektroliz sırasında elektrotlarda biriken veya açığa çıkan madde miktarı, devreden geçen elektrik yükü ile doğru orantılıdır.”
Matematiksel olarak ifade edersek:
\( m = Z \cdot Q \)
Burada:
Elektrik yükü (Q), akım şiddeti (I) ve zaman (t) cinsinden \( Q = I \cdot t \) şeklinde yazılabilir. Bu durumda formül:
\( m = Z \cdot I \cdot t \)
şeklini alır.
“Aynı miktarda elektrik yükü, farklı maddelerin elektrotlarında, bu maddelerin eşdeğer ağırlıkları ile orantılı miktarlarda birikim sağlar.”
Bir maddenin eşdeğer ağırlığı, molar kütlesinin (M) değerliğine (n) bölümüdür:
\( Eşdeğer\ Ağırlık = \frac{M}{n} \)
Bu kanuna göre, aynı Q yükü için iki farklı maddenin biriken kütleleri oranı, eşdeğer ağırlıkları oranına eşittir:
\( \frac{m_1}{m_2} = \frac{(M_1 / n_1)}{(M_2 / n_2)} \)
İki kanunu birleştirerek, biriken madde miktarını hesaplamak için en yaygın kullanılan formül elde edilir:
\( m = \frac{(M / n) \cdot Q}{F} \)
Burada F, Faraday sabiti olup yaklaşık değeri 96.500 C/mol'dür. Bu, 1 mol elektronun taşıdığı yüke eşdettir.
Formülü Q = I . t yerine koyarsak:
\( m = \frac{(M \cdot I \cdot t)}{(n \cdot F)} \)
1 amper akımla 1 saat (3600 saniye) boyunca bakır (Cu²⁺) elektroliz edildiğinde katotta birikecek bakır miktarını hesaplayalım.
Formülü uygulayalım:
\( m = \frac{(63.5 \cdot 1 \cdot 3600)}{(2 \cdot 96500)} \)
\( m \approx 1.18 \ gram \)
Bu hesapla, yaklaşık 1.18 gram bakır birikeceği bulunur. 🎯
Faraday'ın bu kanunları, elektrokimyanın temelini oluşturur ve endüstride birçok işlemin verimli bir şekilde yapılmasını sağlar. 📚
