Las leyes de la electrólisis de Faraday son relaciones cuantitativas basadas en la investigación electroquímica publicada por Michael Faraday en 1833. [1] [2] [3]
Primera ley
Michael Faraday informó que la masa () de elementos depositados en un electrodo es directamente proporcional a la carga (en amperios segundos o culombios ). [3]
Aquí, la constante de proporcionalidad se denomina equivalente electroquímico (ece) de la sustancia. Por tanto, el ece se puede definir como la masa de la sustancia depositada / liberada por unidad de carga.
Segunda ley
Faraday descubrió que cuando la misma cantidad de corriente eléctrica pasa a través de diferentes electrolitos / elementos conectados en serie, la masa de la sustancia liberada / depositada en los electrodos en g es directamente proporcional a su equivalente químico / peso equivalente (). [3] Esto resulta ser la masa molar () dividido por la valencia ()
- (De 1ª Ley)
Derivación
Un ion monovalente requiere 1 electrón para descargarse, un ion divalente requiere 2 electrones para descargar y así sucesivamente. Por tanto, si flujo de electrones, los átomos se descargan.
Entonces la masa descargada
(dónde es la constante de Avogadro )
(De Q = xe )
Dónde () es la constante de Faraday .
Forma matemática
Las leyes de Faraday se pueden resumir por
dónde es la masa molar de la sustancia (en gramos por mol) y es la valencia de los iones .
Para la primera ley de Faraday, , , y son constantes, de modo que cuanto mayor sea el valor de la m más grande será.
Para la segunda ley de Faraday, , , y son constantes, de modo que cuanto mayor sea el valor de (peso equivalente) mayor será m.
En el caso simple de la electrólisis de corriente constante , llevando a
y luego a
dónde:
- n es la cantidad de sustancia ("número de moles") liberada: n = m / M
- t es el tiempo total que se aplicó la corriente constante.
Para el caso de una aleación cuyos constituyentes tienen diferentes valencias, tenemos
donde w i representa la fracción de masa del i- ésimo elemento.
En el caso más complicado de una corriente eléctrica variable, la carga total Q es la corriente eléctrica I () integrado en el tiempo :
Aquí t es el tiempo total de electrólisis. [4]
Ver también
Referencias
- ^ Faraday, Michael (1834). "Sobre la descomposición eléctrica" . Transacciones filosóficas de la Royal Society . 124 : 77-122. doi : 10.1098 / rstl.1834.0008 . S2CID 116224057 .
- ^ Ehl, Rosemary Gene; Ihde, Aaron (1954). "Leyes electroquímicas de Faraday y la determinación de pesos equivalentes". Revista de educación química . 31 (mayo): 226–232. Código Bibliográfico : 1954JChEd..31..226E . doi : 10.1021 / ed031p226 .
- ^ a b c "Leyes de la electrólisis de Faraday | química" . Enciclopedia Británica . Consultado el 1 de septiembre de 2020 .
- ^ Para un tratamiento similar, consulte Fuerte, FC (1961). "Leyes de Faraday en una ecuación". Revista de educación química . 38 (2): 98. Código Bibliográfico : 1961JChEd..38 ... 98S . doi : 10.1021 / ed038p98 .
Otras lecturas
- Serway, Moses y Moyer, Modern Physics , tercera edición (2005), principios de la física.
- Experimente con las leyes de Faraday