Faradaysche Gesetze
Was passiert eigentlich, wenn Strom durch ein Elektrolyt fließt? Genau das wird durch das Gesetz von Faraday beschrieben. Hier erfährst du, wie die ursprünglich zwei Faraday’schen Gesetze formuliert wurden und wie das Gesetz in der heutigen Zeit formuliert wird. Außerdem zeigen wir dir, wie du die Gesetzmäßigkeit anwenden kannst.
Für ein besseres Verständnis ist das Faraday Gesetz im Video noch anschaulicher mit Bild und Ton dargestellt.
Inhaltsübersicht
Faraday Gesetz einfach erklärt
Die 1834 formulierten Gesetze nach Michael Faraday beschreiben den Zusammenhang von elektrischer Ladung und Stoffumsatz bei chemischen Reaktionen. Was genau sagt dir das jetzt?
1. Faradaysches Gesetz
Das erste Faradaysche Gesetz beschreibt die Proportionalität der Abscheidung einer Stoffmenge zur durch den Elektrolyten geschickten elektrischen Ladung.
In einer Formel ausgedrückt ist die Masse 
der Stoffmenge gleich dem Produkt des elektrochemischen Äquivaltens 
, der Stromstärke 
und der Zeit 
.
Das elektrochemische Äquivalent mit der Einheit 
ist ein materialabhängiger Proportionalitätsfaktor des betrachteten Elements. Dazu geht die molare Masse 
, die Wertigkeit des Elements 
und die Faradaysche Konstante 
mit in die Berechnung ein. Wenn du nicht mehr genau weißt, was die molare Masse ist haben wir hier das passende Video
für dich.
Die Faraday Konstante ist die elektrische Ladung eines einfach geladenen Ions, wird aus der Avogadro Konstanten und der Elementarladung gebildet und hat den Wert 
.
2. Faradaysches Gesetz
Das zweite Faradaysche Gesetz sagt aus, dass bei gleichen Elektrizitätsmengen aus einem Elektrolyt die abgeschiedenen Mengen zweier Stoffe sich wie ihre chemischen Äquivalente verhalten.
Auch dieses Gesetz kann wieder über eine Formel ausgedrückt werden. Dabei wird das Verhältnis zwischen zwei Stoffen definiert. Dabei spielen die Massen , die molaren Massen und die Wertigkeiten der beteiligten Stoffe eine Rolle.
Faraday Gesetz heutige Formulierung
Heutzutage werden die Faraday Gesetze zu einer Formel zusammengefasst. Damit kann wirklich von einem Faraday Gesetz in der Einzahl gesprochen werden. Beteiligt sind darin wieder die abgeschiedene Masse , die molare Masse , die Stromstärke , die Zeit , die Faraday Konstante und die Wertigkeit .
Mit dieser Gleichung kann die abgeschiedene Masse berechnet werden. Oder die Gleichung wird umgeformt und beispielsweise die Zeit berechnet, mit der eine bestimmte Masse abgeschieden werden kann.
Um die Herleitung der Formel für das Faraday Gesetz zu verstehen, sind im nächsten Schritt die einzelnen Vorgehensweisen thematisiert.
Zuerst muss die Überlegung gemacht werden, was für eine Ladungsmenge notwendig ist, um ein Mol eines einwertigen Ions elektrolytisch abzuleiten. Das funktioniert über die Avogadro Konstante 
und die Elementarladung 
.
Dabei kommen wir wieder auf die Faraday Konstante .
Um eine beliebige Stoffmenge eins Ions abzuscheiden benötigt es eine angepasst Ladungsmenge. Dabei ist die Stoffmenge 
und die Wertigkeit des Ions beteiligt.
Setzt du die Masse 
in diese Formel ein erhältst du die folgende Gleichung.
Mit der Definition für die Ladungsmenge 
aus der Stromstärke und der Zeit ergibt sich die endgültige Gleichung für das kombinierte Faraday Gesetz.
Faraday Gesetz Anwendungen
Wozu benötigt man dieses Gesetz nun eigentlich? Vor allem bei der Elektrolyse kommt diese Gesetzmäßigkeit zum Einsatz um die Elektrolysezeit zu berechnen, um eine bestimmte Menge eines Stoffes zu gewinnen.
Neben der Elektrolyse kommt das Faraday Gesetz zusätzlich in der Galvanik zum Einsatz. Nach der Definition der Dichte 
kann die Formel auf die Schichtdicke 
umgestellt werden.
Durch umstellen der Gleichung für die Dichte auf die Masse kann diese in die Faraday Gesetz Formel eingesetzt werden. Durch eine weitere Umstellung besteht somit die Möglichkeit die entstehende oder gewollte Schichtdicke zu berechnen, beziehungsweise abzuschätzen.
