Leyes de Faraday de la electrólisis

Michael Faraday, por Thomas Phillips c. 1841-1842.

Las leyes de Faraday de la electrólisis expresan relaciones cuantitativas basadas en las investigaciones electroquímicas publicadas por Michael Faraday en 1834.​

Enunciado de las leyes

Varias versiones del enunciado de las leyes se pueden encontrar en los libros de texto y la literatura científica. La más utilizada es la siguiente:

• 1 ^a ley de Faraday de la electrólisis - La masa de una sustancia alterada en un electrodo durante la electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad transferida a este electrodo. La cantidad de electricidad se refiere a la cantidad de carga eléctrica, que en general se mide en culombios.

${\begin{array}{|c|c|c||c|}\hline Proceso&Cantidad\quad depositada&moles\quad e^{-}\quad necesarios&Carga\quad electrica\\\hline Na^{+}+1e^{-}\longrightarrow Na&1mol\quad Na&1mol\quad e^{-}&96500C=1F\\Mg^{2+}+2e^{-}\longrightarrow Mg&1mol\quad Mg&2mol\quad e^{-}&2\cdot 96500C=2F\\Al^{3+}+3e^{-}\longrightarrow Al&1mol\quad Al&3mol\quad e^{-}&3\cdot 96500C=3F\\\hline \end{array}}$

• 2 ^a ley de Faraday de la electrólisis - Para una determinada cantidad de electricidad (carga eléctrica), la masa de un material elemental alterado en un electrodo , es directamente proporcional al peso equivalente del elemento. El peso equivalente de una sustancia es su masa molar dividido por un entero que depende de la reacción que tiene lugar en el material.

Forma matemática

La ley de Faraday en la forma moderna:

$m\ =\ {Q \over q\ n}\cdot {M \over N_{A}}\ =\ {1 \over q\ N_{A}}\cdot {QM \over n}\ =\ {1 \over F}\cdot {QM \over n}\ =\ {1 \over 96485}\cdot {QM \over n}\ =\ {I\cdot t \over 96485}\cdot {M \over n}$

donde:

m es la masa de la sustancia producida en el electrodo (en gramos),

Q es la carga eléctrica total que pasó por la solución (en culombios),

q es la carga del electrón = 1.602 x 10^-19 culombios por electrón,

n es el número de valencia de la sustancia como ion en la solución (electrones por mol),

F = qN_A = 96485 C·mol^-1 es la Constante de Faraday,

M es la masa molar de la sustancia (en gramos por mol), y

N_A es el Número de Avogadro = 6.022 x 10²³ iones por mol.

I es la corriente eléctrica (en amperios)

t es el tiempo transcurrido (en segundos)