Prawo Faradaya — ilościowa elektroliza

Co się właśnie stało?

Podwoiłeś czas elektrolizy, a masa osadzonego metalu też się podwoiła. Masa jest wprost proporcjonalna do ładunku, który przepłynął przez roztwór.

Prawo Faradaya:

— masa $m$ substancji wydzielonej na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do ładunku $Q = I\cdot t$ i masy molowej $M$, a odwrotnie proporcjonalna do ładunku jonu $n$. $F \approx 96500$ C/mol to stała Faradaya.

Co to znaczy w praktyce?

Ładunek 1 mola elektronów to około $96500$ C. Ile moli elektronów przepłynie, tyle moli produktu (podzielonych przez n) osadzi się na katodzie. Im większe n, tym więcej elektronów potrzeba na 1 mol metalu → mniej moli metalu na ten sam ładunek:

Dlaczego wybór metalu zmienia wynik?

Cu²⁺ wymaga 2 elektronów na atom, Ag⁺ tylko 1, a Al³⁺ aż 3. Przy tym samym ładunku srebra osadzi się najwięcej moli, glinu najmniej — decyduje $n$ w mianowniku.

Po co Ci to na maturze:

Wzór $m = M\,I\,t/(n\,F)$ rozwiązuje typowe zadania o elektrolizie. Chwyt: policz ładunek $Q = I\cdot t$, podziel przez $n\,F$ na mole metalu, pomnóż przez $M$ na gramy.

Zapamiętaj: masa produktu rośnie z ładunkiem (I·t), a maleje z ładunkiem jonu n — m = M·I·t/(n·F). Ładunek liczy się w kulombach, mole elektronów przez stałą Faradaya.