Principi fondamentali dell’elettrolisi basati sulle leggi di Faraday
Le leggi di Faraday sono cruciali per comprendere e analizzare quantitativamente il processo di elettrolisi, dove l’energia elettrica viene convertita in energia chimica tramite reazioni non spontanee che avvengono in una cella elettrolitica. Queste leggi aiutano a determinare le quantità di sostanze chimiche formate durante l’elettrolisi.
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Le due leggi di Faraday
Le due leggi di Faraday stabiliscono che la quantità di sostanza depositata sugli elettrodi è proporzionale alla carica elettrica che attraversa la soluzione e che le masse relative di sostanze diverse sono proporzionali agli equivalenti. Un equivalente di sostanza è decomposto da 96500 coulombs, conosciuti come Faraday. Calcoli quantitativi
Per effettuare calcoli durante l’elettrolisi, si considera che un ampere di corrente equivale al passaggio di un coulomb al secondo. Il prodotto della corrente per il tempo fornisce la quantità totale di carica elettrica trasferita. Per determinare il numero di moli di elettroni coinvolti, si può utilizzare la formula: moli di elettroni = corrente ∙ tempo/96500. Ruolo degli elettrodi
Durante l’elettrolisi, l’elettrodo in cui avviene la riduzione è chiamato catodo, mentre l’anodo è quello in cui avviene l’ossidazione, assumendo il terminale negativo come l’elettrodo ad alta concentrazione di elettroni. Il terminale positivo svolge il ruolo di catodo in una cella voltaica e di anodo in una cella di elettrolisi. Esercizi pratici
1. Se si desiderano ottenere 0.015 moli di Cl2 in una elettrolisi di NaCl (aq), saranno necessari 0.030 Faraday.2. Per formare 0.015 moli di H2 durante l’elettrolisi di NaCl, una corrente di 0.010 amp deve fluire per circa 2.9 · 10^5 secondi.
3. In un’ elettrolisi di cloruro di zinco fuso, 0.010 ampere per 1 ora permettono il deposito di circa 0.012 g di zinco metallico.
4. Un esempio pratico coinvolge il deposito di 0.0198 g di argento al catodo e lo sviluppo di 9.20 · 10^-5 moli di H2 in un’altra cella attraversata da 1.84 · 10^-4 Faraday.
Le leggi di Faraday forniscono le basi per risolvere esercizi di elettrolisi, offrendo un approccio preciso basato sulla quantità di carica elettrica che attraversa il sistema.