Явление электролиза было изучено М. Фарадеем. Измеряя протекший через раствор заряд и массу катода до и после электролиза, Фарадей установил, что масса вещества, выделяющегося при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, протекшего через раствор:

m= kq. (19.1)

Формула (19.1) является математическим выражением первого закона Фарадея.

Опыты Фарадея показали, что масса выделенного при электролизе вещества зависит не только от величины заряда ц, но и от рода вещества. Коэффициент пропорциональности к, выражающий зависимость массы выделенного при электролизе вещества от его рода, называют электрохимическим эквивалентом вещества. Электрохимический эквивалент измеряется массой вещества, выделяющегося на электроде при прохождении через электролит единицы заряда:

k= m/q. (19.1, α)

(Покажите, что в СИ единицей электрохимического эквивалента k является 1 кг/Кл.)

Поскольку q =It, то первый закон Фарадея можно записать следующим образом:

m = kIt. (19.2)

На опыте можно определить электрохимические эквиваленты с большой точностью. В свое время это позволило использовать (19.1) для определения кулона по электрохимическому эквиваленту серебра, который был измерен особенно тщательно и оказался равным 1,118*10^-6 кг/Кл=1,118 мг/Кл.

Выясним, как теория объясняет результаты опытов Фарадея. Ион, разряжающийся при электролизе на катоде, присоединяет к себе определенное число электронов, например, ион серебра — один электрон, а ион меди — два электрона. Следовательно, заряд, перенесенный через электролит при прохождении тока, должен быть прямо пропорционален числу разрядившихся ионов. Поскольку массы ионов определенного вида точно одинаковы, то общая масса всех ионов пропорциональна их числу. А это означает, что масса выделенного при электролизе вещества должна быть прямо пропорциональна заряду, прошедшему через раствор, что соответствует закону Фарадея.

Поскольку ионы различного вида имеют неодинаковую массу (например, масса нона серебра в 107,9 раза больше, чем масса нона водорода), масса выделенного при электролизе вещества должна зависеть от его рода.