Cálculos na Eletrólise

Millikan (à esquerda) descobriu a carga do elétron e, a partir desse e de outros dados colhidos, Faraday (à direita) criou as leis da eletrólise.

Na indústria é muito importante saber a quantidade de matéria-prima que será necessário comprar e qual será seu rendimento. Visto que a eletrólise é um processo muito utilizado na indústria, principalmente no que diz respeito à produção de substâncias simples que servem de matérias-primas e para a purificação de metais; os aspectos quantitativos relacionados a esse processo tornam-se, então, de extrema necessidade.

Um cientista que contribuiu muito para isso foi o físico-químico Michael Faraday (1791-1867). Ele realizou uma série de experimentos e percebeu que quando uma corrente elétrica (eletrólise) passa em uma solução de determinado metal, os íons desse metal se depositam no fundo do recipiente.

Desse modo, ele concluiu que a massa de uma substância transformada ou formada por eletrólise é diretamente proporcional à quantidade de carga elétrica do sistema.

Isso significa que quanto maior for a intensidade da corrente elétrica dispensada na eletrólise, maior será a quantidade formada de massa do produto.

A fórmula em que se calcula essa carga elétrica (Q) é muito usada na Física:

Fórmula matemática da corrente elétrica.

Onde:

i = corrente elétrica, sendo sua unidade o ampère (A)
t = tempo de passagem da corrente em segundos (s)

A unidade usada para a carga elétrica é o coulomb (C).

Na eletrólise, os coeficientes das semirreações nos ajudam nos cálculos. Por exemplo, na eletrólise do NaCl (Cloreto de sódio ou sal de cozinha) são necessários 2 mol de elétrons para se produzir 1 mol de Cl₂:

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Semirreação do cátodo na produção de cloro por eletrólise.

Mas quanto vale cada mol de elétrons? O cientista norte-americano Robert Andrews Millikan (1868-1953) descobriu qual é a carga fundamental de 1 elétron: 1,6 . 10^-19 C. Pelo Número de Avogadro, 1 mol corresponde a 6,02 . 10²³ elétrons. Assim, para descobrir a carga que 1 mol de elétrons carrega é só multiplicar esses dois números:

Cálculo para chegar à constante de Faraday.

Esse valor passou a ser chamado de Constante de Faraday ou Unidade Faraday (1 F).

Assim, no caso citado do cloro, visto que são dois mols de elétrons necessários para produzir um mol de Cloro, a carga (Q) será de 2 F ou 193 000 C (2. 96500C=193000C).

A corrente elétrica necessária para produzir 1 mol de cloro no tempo de 1 minuto (60 s) será de aproximadamente 3216,67 A, conforme os cálculos abaixo:

Cálculo de processo envolvendo eletrólise