La ley de Faraday establece que la cantidad de sustancia depositada en un electrodo durante la electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de carga que pasa a través del electrodo. La cantidad de carga está determinada por la cantidad de electrones transferidos.
La fórmula de la ley de Faraday es:
$$m =\frac{MIt}{nF}$$
dónde:
- m es la masa de la sustancia depositada (en gramos)
- M es la masa molar de la sustancia (en gramos por mol)
- I es la corriente (en amperios)
- t es el tiempo (en segundos)
- n es el número de electrones transferidos por átomo o molécula de la sustancia
- F es la constante de Faraday (96.485 culombios por mol)
En el caso del cobre, la masa molar es de 63,55 gramos por mol y cada átomo de cobre requiere dos electrones para depositarse.
Sustituyendo los valores dados en la fórmula, obtenemos:
$$6,35 g =\frac{63,55 g/mol \times I \times t}{2mol \times 96,485 C/mol}$$
Resolviendo para I, obtenemos:
$$I =\frac{6,35 g \times 2 mol \times 96,485 C/mol}{63,55 g/mol \times t}$$
Esta ecuación nos da la corriente necesaria para depositar 6,35 gramos de cobre en un período de tiempo determinado. El número de electrones necesarios se puede calcular multiplicando la corriente por el tiempo y dividiendo por la constante de Faraday:
$$n =\frac{I \times t}{F}$$
Sustituyendo el valor calculado de I, obtenemos:
$$n =\frac{(6,35 g \times 2 mol \times 96,485 C/mol)/(63,55 g/mol \times t) \times t}{96,485 C/mol}$$
Simplificando obtenemos:
$$n =\frac{6,35 g \times 2 mol}{63,55 g/mol}$$
$$n =0,2 moles$$
Por lo tanto, se necesitarían 0,2 moles de electrones para depositar 6,35 gramos de cobre en el cátodo durante la electrólisis de una solución acuosa de sulfato de cobre.
