Ultimo aggiornamento: 2026-06-16

Capire la legge di Faraday dell'elettrolisi

Quando una corrente elettrica attraversa un elettrolita, gli ioni vengono ridotti o ossidati agli elettrodi e della materia viene depositata o liberata. Michael Faraday dimostrò negli anni 1830 che la quantità di sostanza che reagisce è determinata interamente dalla carica elettrica passata:

Qui la carica è essa stessa la corrente moltiplicata per il tempo, $Q = I \, t$, quindi una corrente costante di $I$ ampere per $t$ secondi fa passare $I \, t$ coulomb.

La costante di Faraday $F$ è la carica trasportata da una mole di elettroni. Dividendo la carica per $n \, F$ si ottengono le moli di sostanza che hanno reagito, e moltiplicando per la massa molare si convertono le moli in massa.

Esempio svolto

Una cella di galvanostegia del rame lavora a $I = 2\ \text{A}$ per 30 minuti. Quanto rame si deposita? Il rame si deposita da $\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}$, quindi $n = 2$, e la sua massa molare è $M = 63.55\ \text{g/mol}$.

Prima la carica passata, con il tempo in secondi ($30\ \text{min} = 1800\ \text{s}$):

Poi le moli di rame depositate:

Infine la massa:

Quindi si deposita all'incirca 1,19 g di rame.

Perché la carica determina la massa

Ogni ione che arriva all'elettrodo raccoglie un numero fisso di elettroni dal circuito. Ridurre uno ione $\text{Cu}^{2+}$ richiede due elettroni; ridurre uno ione $\text{Ag}^+$ ne richiede uno. Quindi il numero di ioni depositati è il numero di elettroni forniti diviso per $n$, e il numero di elettroni forniti è semplicemente la carica totale divisa per la carica di un singolo elettrone. Contando in moli anziché in particelle singole, le moli depositate sono pari a $Q / (n \, F)$. Nulla che riguardi l'area dell'elettrodo, la tensione o la concentrazione entra nel conteggio — solo la carica che è fluita.

L'effetto della valenza

Poiché $n$ sta al denominatore, uno ione che richiede più elettroni dà meno metallo a parità di carica. La tabella seguente mostra la massa depositata da 3.600 C di carica per tre metalli da placcatura comuni.

L'argento, che richiede un solo elettrone per ione, deposita molta più massa per coulomb dell'alluminio, anche se l'alluminio è l'elemento più leggero.

Usare la legge nella pratica

Nella galvanostegia e nell'elettroraffinazione la legge funziona in entrambi i sensi. Date corrente e tempo puoi prevedere la massa del rivestimento, e dividendo quella massa per l'area placcata e la densità del metallo ottieni lo spessore del rivestimento. Applicando il calcolo al contrario puoi dimensionare la corrente o impostare il tempo di funzionamento necessari a raggiungere una massa obiettivo. Le celle reali restano un po' al di sotto dell'ideale perché una parte della carica alimenta reazioni secondarie come lo sviluppo di gas; la frazione di carica che effettivamente deposita il prodotto desiderato si chiama efficienza di corrente.