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Leyes de Faraday de la electrólisis

Ya hemos hablado en Unidades Didácticas anteriores de las contribuciones de Faraday al desarrollo de diferentes aspectos de la Química y de la Física relacionados, sobre todo, con los fenómenos eléctricos.

Michael Faraday. Wikimedia
Michael Faraday. Wikimedia

En el campo de la electrolisis, y mucho antes de que se conociese la existencia de los electrones o se hubiera establecido la estructura interna de los átomos, Faraday estudió los efectos químicos de la corriente eléctrica y midió cuidadosamente la masa de la sustancia depositada en un electrodo por el paso de la corriente eléctrica.

Como consecuencia de esos cuidadosos estudios formuló las leyes de la electrolisis:

La masa de sustancia depositada o liberada en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que ha atravesado la celda electrolítica

La masa de distintas sustancias depositadas por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales al equivalente químico de cada una.

El equivalente químico de una sustancia es la masa de sustancia liberada por el paso de 1 mol de electrones.

Por ejemplo, el equivalente químico de la plata, el cobre y el aluminio los obtendríamos determinando la cantidad de electrones necesarios para reducir 1 mol del metal

 

Ag+ + e- → Ag

Para obtener 1 mol de plata, o 107,8 g de plata, se necesita 1 mol de electrones, entonces el equivalente de la plata es Fórmula

Cu+2 + 2 e- → Cu

La obtención de 1 mol de cobre requiere 2 mol de electrones, de forma que el equivalente del cobre sería Fórmula

Al+3 + 3 e- → Al

Se necesitan 3 mol de electrones para obtener 1 mol de aluminio, por lo que el equivalente del aluminio es Fórmula

La cantidad de electricidad que corresponde a 1 mol de electrones es, obviamente, la carga de 6,022×1023 electrones; esta cantidad de electricidad recibe el nombre de Faradio en honor a Faraday, y expresada en culombios equivale aproximadamente a 96500 C

Fórmula

Si consideramos la masa de sustancia liberada por el paso de 1 C obtendríamos el equivalente electroquímico, Eq, que es una constante típica de cada sustancia.

Con la utilización de estas magnitudes podemos resumir el significado de las leyes de Faraday de la electrolisis en la siguiente expresión que proporciona la masa depositada por el paso de una corriente de intensidad I a lo largo de un tiempo t

Fórmula en la que eq y Eq representan, respectivamente el equivalente químico y el equivalente electroquímico de la sustancia depositada

El empleo de las Leyes de la electrolisis permite determinar fácilmente la masa de sustancia liberada en los electrodos de una celda electrolítica.

¿Cuál es la masa de níquel depositada en el cátodo durante la electrolísis de NiCl2 cuando pasa una corriente de 0,1 A durante 20 horas; la masa atómica del níquel es 58,71 u

 

La reacción que tiene lugar en el cátodo es la reducción del ión níquel (II)

Ni+2 + 2e- → Ni, por lo que la obtención de 1 mol de níquel precisa el paso de 2 mol de electrones.

El equivalente del níquel será entonces Fórmula y la masa depositada

Fórmula

Para saber más:

Puedes acceder al Programa Antonio de Ulloa del CNICE con ejercicios interactivos referidos a reacciones redox, pilas y electrolisis en la sección dedicada a Reacciones redox en

Programa Antonio de Ulloa del CNICE

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La masa atómica del sodio es 23 u. En la electrolisis del cloruro de sodio fundido pasan 9650 C por una celda,

¿qué masa de sodio se deposita?

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