Leggi di Faraday sull'elettrolisi

Le leggi di Faraday sull'elettrolisi sono due leggi pubblicate da Michael Faraday nel 1833 sul processo dell'elettrolisi.^[1]

1ª 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 nella cella elettrolitica.

2ª 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 prodotte o consumate agli elettrodi di una serie di celle elettrolitiche e con m_eq1, m_eq2, m_eq3 (e così via) le masse equivalenti di ogni sostanza, si osserva che il rapporto tra massa e massa equivalente è uguale in ogni cella:

${\displaystyle {\frac {M_{1}{m_{eq1}={\frac {M_{2}{m_{eq2}={\frac {M_{3}{m_{eq3}=\cdots }$

Le leggi di Faraday sono riassunte nella legge:^[2]

${\displaystyle m={\frac {Mq}{ZF}$

dove:

• m è la massa totale depositata sul catodo;
• M è la massa molare della sostanza depositata;
• q è la carica elettrica totale associata ai portatori di carica che attraversano la soluzione;
• Z è la valenza degli ioni della sostanza (cariche trasferite per ione);
• F è la costante di Faraday (pari a 96485 C/mol).

dividendo massa molare e costante di Faraday per il numero di Avogadro si ottiene l'espressione nelle costanti fisiche fondamentali:

${\displaystyle M={\frac {mq}{Ze}$

dove rispetto a prima:

• M è la massa molecolare della sostanza depositata;
• e è la carica elementare, e corrisponde a quella di ciascun portatore;

La carica totale q è data dall'integrale della corrente elettrica I(t) rispetto al tempo t:^[3]

${\displaystyle Q=\int _{0}^{\Delta t}I(t)dt}$

dove Δt è la durata totale del processo di elettrolisi.

Nel semplice caso in cui sia noto il valore medio ${\displaystyle \langle I\rangle }$ della corrente per la durata dell'elettrolisi, la carica si esprime semplicemente:

${\displaystyle Q=\langle I\rangle \,\Delta t}$

quindi la quantità di sostanza prodotta, pari a: ${\displaystyle n=m/M}$, si può riesprimere come:

${\displaystyle n={\frac {\langle I\rangle \Delta t}{ZF}$

• (EN) Serway, Moses, and Moyer, Modern Physics, terza edizione (2005).
• (EN) Carl H. Hamann, Andrew Hamnett, Wolf Vielstich, Electrochemistry, 2ª ed., Wiley-VCH, 2007, ISBN 3-527-31069-X.

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

• (EN) IUPAC Gold Book, "corrosion rate", su goldbook.iupac.org.

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