Calculadora de electrólisis (leyes de Faraday)
Elige el metal o el gas (cobre, plata, cinc, níquel, hidrógeno, oxígeno y otros vienen preparados) o introduce cualquier masa molar y número de carga. Después introduce la corriente y el tiempo para obtener la masa, o la masa deseada para obtener el tiempo o la corriente. Un rendimiento de corriente inferior al 100 % tiene en cuenta las reacciones secundarias.
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Cómo se usa
- Elige qué calcular: la masa, el tiempo o la corriente.
- Elige la sustancia, u «Otra» para escribir una masa molar y el número de electrones z.
- Introduce las dos magnitudes conocidas: la corriente en amperios, el tiempo en s, min o h, o la masa en gramos.
- Baja el rendimiento de corriente si hay reacciones secundarias que consumen parte de la corriente.
Fórmula
m = I × t × η × M ÷ (z × F)
- I corriente (A), t tiempo (s), η rendimiento de corriente, M masa molar (g/mol), z electrones por unidad fórmula
- F = 96.485,33212 C/mol, la carga de un mol de electrones
- Tiempo: t = m × z × F ÷ (M × η × I); corriente: I = m × z × F ÷ (M × η × t)
Las masas molares salen de los pesos atómicos estándar de la tabla periódica (Cu 63,546, Ag 107,87, Ni 58,693 g/mol). Los volúmenes de gas usan 22,414 L/mol a 0 °C y 1 atm.
Ejemplo resuelto
Cobreado a 2 A durante 1 hora: Q = 2 × 3600 = 7200 C, es decir, 7200 ÷ 96.485,33212 = 0,074623 mol de electrones. Cada Cu²⁺ toma dos, así que se depositan 0,037311 mol de cobre = 0,037311 × 63,546 = 2,371 g.
Niquelado de 5 g a 3 A: Q = 5 × 2 × 96.485,33212 ÷ 58,693 = 16.438,98 C, así que t = 16.438,98 ÷ 3 = 5480 s = 1,5221 h (91,33 min).
Consejos
- Segundos en la fórmula. 1 h son 3600 s; la calculadora convierte minutos y horas por ti.
- Carga en A·h. La capacidad de una batería en amperios hora también es carga: 1 A·h = 3600 C.
- Espesor del recubrimiento. Divide la masa entre la densidad del metal y el área recubierta para estimar el espesor de la capa.
Preguntas frecuentes
¿Qué dicen las leyes de Faraday de la electrólisis?
Primera ley: la masa que cambia en un electrodo es proporcional a la carga que circula. Segunda: con la misma carga, las masas son proporcionales a M ÷ z. Juntas: m = Q × M ÷ (z × F), con Q = I × t y la constante de Faraday F = 96.485,33212 C/mol.
¿Qué es z?
El número de electrones necesarios por unidad fórmula: 2 para Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, 1 para la plata, 3 para el aluminio, 4 para el oxígeno (2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻). Usa la carga del ion de tu baño; el níquel o el cobre de otras sales pueden necesitar otro z.
¿Qué es el rendimiento de corriente?
La parte de la corriente que realmente produce la reacción deseada. En galvanoplastia parte de la corriente también genera hidrógeno; con un rendimiento del 90 % solo el 90 % de la carga deposita metal, así que la masa es un 10 % menor o el tiempo un 11 % mayor.
¿Cuánto hidrógeno produce la electrólisis del agua?
Cada mol de H₂ necesita 2 moles de electrones, 192.971 C. Un amperio durante una hora (3600 C) da 0,01866 mol, unos 0,418 L a 0 °C y 1 atm. El oxígeno necesita el doble de electrones por molécula, así que en el ánodo se forma la mitad de ese volumen.