La legge di Faraday afferma che la quantità di sostanza depositata su un elettrodo durante l'elettrolisi è direttamente proporzionale alla quantità di carica passata attraverso l'elettrodo. La quantità di carica è determinata dal numero di elettroni trasferiti.
La formula della legge di Faraday è:
$$m =\frac{MIt}{nF}$$
Dove:
- m è la massa della sostanza depositata (in grammi)
- M è la massa molare della sostanza (in grammi per mole)
- I è la corrente (in ampere)
- t è il tempo (in secondi)
- n è il numero di elettroni trasferiti per atomo o molecola della sostanza
- F è la costante di Faraday (96.485 coulomb per mole)
Nel caso del rame, la massa molare è di 63,55 grammi per mole e ciascun atomo di rame richiede due elettroni per essere depositato.
Sostituendo i valori indicati nella formula, otteniamo:
$$6,35 g =\frac{63,55 g/mol \times I \times t}{2mol \times 96.485 C/mol}$$
Risolvendo per I otteniamo:
$$I =\frac{6,35 g \times 2 mol \times 96.485 C/mol}{63,55 g/mol \times t}$$
Questa equazione ci fornisce la corrente necessaria per depositare 6,35 grammi di rame in un dato periodo di tempo. Il numero di elettroni richiesti può essere calcolato moltiplicando la corrente per il tempo e dividendo per la costante di Faraday:
$$n =\frac{I \times t}{F}$$
Sostituendo il valore calcolato di I, otteniamo:
$$n =\frac{(6,35 g \times 2 mol \times 96.485 C/mol)/(63,55 g/mol \times t) \times t}{96.485 C/mol}$$
Semplificando otteniamo:
$$n =\frac{6,35 g \times 2 mol}{63,55 g/mol}$$
$$n =0,2 mol$$
Pertanto, sarebbero necessarie 0,2 moli di elettroni per depositare 6,35 grammi di rame sul catodo durante l'elettrolisi di una soluzione acquosa di solfato di rame.
