电磁铁的两极_磁铁的两极相吸_磁铁的两极(8)

1832年法拉第用实验比较了摩擦电与伏打电的电解效应之后写道“当电化分解发生时有许多理由使我们相信分解出来的物质的量并不和电流强度成正比而是和通过的电量成比例”。这就是法拉第电解第一定律的最早表述。在此基础上他进一步研究了摩擦电与伏打电在电化分解上的共同量度和量的统一性通过实验证明了起电机转动一定转数产生的放电所引起的化学作用与电池在一定时间内供应的电流所引起的化学作用是等价的。这说明电化分解中析出的物质与通过的绝对电量成正比不管这种电是摩擦电提供的也好还是伏打电提供的也好它们之间有一种量的同一性。

1833年法拉第指出“不管电源、电流强度、电极的尺寸、通过电流的导体的性质和其他一些条件发生多大变化具有恒定电量的电流其化学分解作用是恒定不变的”。他以水的分解为例进一步指出“不管实验条件和情况有多大变化当水受到电流作用时被电解的水的数量都严格正比于通过它的电量。……电流的化学力正比于其传输电量的绝对数量。”于是他就得到了电解第一定律。

根据法拉第电解第一定律既然由电解作用所析出的生成物质量正比于通过电解质的电量那么只要准确地测定出这种生成物的数量就能测定出通过的电量。为此法拉第设计了许多实验用以测定电解水所生成的氢气和氧气的质量并以此为电量标准测定了电解其它化合物时所析出的物质质量发现各种元素在电解时始终以确定的比例被析出。法拉第把这种比例称为电化当量如氢、氧、氯、碘、铅、锡等元素的电化当量分别为1、8、36、125、104、58 等。这种电化当量与化学当量异常吻合。

于是法拉第便得出如下结论“电化当量与通常的化学当量彼此一致系同一个概念。” 这就是法拉第电解第二定律它表明一定的电量通过电解质所析出的物质质量与这种物质元素的化学当量成正比。

从法拉第电解定律可以导出单位电荷的概念。对此亥姆霍兹 1881 年作了很好的说明。他说“法拉第定律的最令人惊异的结论也许是如果我们接受元素物质由原子组成的假说就不可避免地要得出结论不论正电和负电都可以分成一定的单元其行为如同电的原子。” 亥姆霍兹说这番话时电子还没有发现以后我们知道这个电量的基本单位就是一个电子或一个质子所带的电量。法拉第的电解定律有如此深邃的科学价值这是法拉第本人都没有预料到的。

法拉第的电解定律也可以用如下的实验结果表示只要通入硫酸铜和稀盐酸的电解槽中96495 库仑的电量就能在阳极上析出氯 35.46 克在阴极上析出铜 31.77 克。后来才知道 96495 库仑正是 1 摩尔电子的总电量为了纪念法拉第的功绩科学界就把这个量称为法拉第常量在计算中用F表示。法拉第常量等于电子电荷e与阿佛加德罗常量NA的乘积是物理学和化学中的重要基本常数之一。现在精密的测量结果是F=96485.3415 库仑/摩尔。

法拉第通过对电解过程的研究还创造了许多科学术语。例如他把电流进入的那个电极叫做阴极;电流出去的那个电极叫做阳极他把电流通过溶液在溶液中分解成的粒子叫做离子把走向阴极的离子称为阳离子把走向阳极的离子称为阴离子等等。直至现在我们所用的电化学的基本术语大多都是法拉第创造的。