Leggi di Faraday sull'elettrolisi

Michael Faraday studiò il processo dell'elettrolisi in dettaglio. Nel 1833 pubblicò due leggi su di essa basate sulla sua ricerca che sono conosciute come leggi di Faraday sull'elettrolisi.

Enunciato delle Leggi

1^a legge di Faraday sull'elettrolisi

La massa di una sostanza prodotta in corrispondenza di un elettrodo durante l'elettrolisi è direttamente proporzionale alla quantità di carica trasferita a quell'elettrodo.

2^a legge di Faraday sull'elettrolisi

La medesima quantità di carica elettrica, fatta passare attraverso più soluzioni di elettroliti diversi, produce, o fa consumare, un ugual numero di equivalenti chimici di questi elettroliti.

Indicando con m₁, m₂, m₃ (e così via) le masse in grammi di sostanze prodotte o consumate agli elettrodi di una serie di celle elettrolitiche; e con M _{eq 1}, M _eq2, PE₃ (e così via) i pesi equivalenti di ogni sostanza, si osserva che il rapporto tra le masse di sostanza e la rispettiva massa equivalente è uguale in ogni cella:

$\frac{m_1}{M_{eq 1}} = \frac{m_2}{M_{eq 2}} = \frac{m_3}{M_{eq 3}} = ...$

Formula

Schema di una particolare cella elettrolitica: le leggi di Faraday permettono di ricavare il valore della massa di sostanza (in questo caso rame) depositata al catodo durante il processo elettrolitico.

Le leggi di Faraday sono riassunte nella formula:

$m = \frac{MQ}{zF}$

dove:

• m è la massa della sostanza depositata sul catodo;
• M è la massa molare della sostanza;
• Q è la carica elettrica totale associata ai portatori di carica che attraversano la soluzione;
• z è il numero di valenza degli ioni della sostanza (cariche trasferite per ione);
• F = è la costante di Faraday (pari a 96 485 C/mol).

La carica totale Q è data dall'integrale della corrente elettrica I(t) rispetto al tempo t:

$Q = \int_0^T I(t) dt$

dove T è il tempo totale del processo di elettrolisi.

Nel semplice caso in cui la corrente di elettrolisi sia costante, l'integrale vale:

$Q = I \cdot T$

e porta a

$n=\frac{IT}{zF}$

dove:

• n è la quantità di sostanza ("numero di moli") prodotta, pari a: $n = \frac{m}{M}$
• T è il tempo totale in cui la corrente costante I viene applicata.

Bibliografia

• Serway, Moses, and Moyer, Modern Physics, terza edizione (2005).
• Carl H. Hamann; Andrew Hamnett, Wolf Vielstich, Electrochemistry, 2^a ed. (in inglese), Wiley-VCH, 2007. ISBN 352731069X

Voci correlate

• Elettrolisi
• Michael Faraday
• Costante di Faraday
• Legge di Faraday-Neumann-Lenz

Collegamenti esterni

• (EN) IUPAC Gold Book, "corrosion rate"

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