Estequiometria da Eletrólise

O mol ou molécula grama de uma substância é uma quantidade da substância que corresponde a sua massa molecular expressa em gramas.
Exemplo:
A massa molecular da água H₂O é 18 u
O mol da água H₂O é 18 g

Vamos calcular o Número de Avogadro utilizando como exemplo a água.
A massa molecular da água H₂O é 18 u e o seu mol é 18 g
Como o Número de Avogadro A é o número de moléculas existentes em 1 mol temos:
18 g = A x 18 u, como 1 u = 1,66 x 10^-²⁴ g então 18 g = A x 18 x 1,66 x 10^-²⁴ g ou seja

A = 6,03 x 10²³ moléculas / mol

Sabemos que o número de elétrons cedidos pelo cátodo ao eletrólito é sempre igual ao número de elétrons retirados do eletrólito pelo ânodo.
Tudo se passa como se este número de elétrons estivesse se deslocando do cátodo para o ânodo formando uma corrente elétrica.
A intensidade I desta corrente elétrica é igual à razão entre a carga elétrica q destes elétrons que transitaram pela cuba e o tempo t decorrido

I = q / t

Como calcular a massa correspondente a um íon monovalente depositada num eletrodo ? FQM030308

Sabemos que no cátodo ocorre a redução

X⁺ + e^- >>> X
1 mol >>> 1mol
96500 C >>> 1M

Se um mol M da substância é depositada pela carga de 96500C então a massa m depositada por uma carga q é:

Exemplo:
Cálculo do sódio Na⁺ depositado no cátodo quando passa pela cuba uma corrente de 20 A durante 5 minutos.
Dados: mol do sódio M = 23 g
I = 20 A
t = 5 x 60 s

Massa m depositada m = ( 23 / 96500 ).20.300 >>> m = 1,4 g

Como calcular a massa correspondente a um íon de valência n depositada num eletrodo ? FQM030309

Sabemos que no cátodo ocorre a redução

Xⁿ⁺ + ne^- >>> X
n mols >>> 1mol
n x 96500 C >>> 1M

Se um mol M da substância é depositada pela carga de n x 96500C então a massa m depositada por uma carga q é:

Exemplo:
Cálculo do alumínio Al³⁺depositado no cátodo quando passa pela cuba uma corrente de 50 A durante 10 minutos.
Dados: mol do alumínio M = 27 g
I = 50 A
t = 10 x 6
Massa m depositada m = [ 27 / (96500x3)].50.600 >>> m = 2,8 g

Como calcular o volume gasoso correspondente a um íon monovalente desprendido num eletrodo ? FQM030310

Sabemos que no cátodo ocorre a redução

2X⁺ + 2e^- >>> X₂
2 mols >>> 1mol
96500x2 C >>> 1M

Como um mol M da substância gasosa corresponde na CNPT a um volume de 22,4 litros e se um mol M da substância é produzido pela carga de 96500x2C então o volume V desprendido por uma carga q é:

Exemplo:
Cálculo do volume de hidrogênio, na CNPT, obtido a partir da redução do H⁺ no cátodo quando passa pela cuba uma corrente de 20 A durante 5 minutos.

2H⁺ + 2e- >>> H₂

Dados:
I = 20 A
t = 5 x 60 s

Volume desprendido V = [22,4 / (96500x2)].20.300 >>> V = 0,69 litros

Como calcular o volume gasoso correspondente a um íon de valência n desprendido num eletrodo ? FQM030311

Sabemos que no ânodo ocorre a oxidação

2Xⁿ⁺ + 2ne^- >>> X₂
2n mols >>> 1mol
2n x 96500 C >>> 1M

Como um mol M da substância gasosa corresponde na CNPT a um volume de 22,4 litros e se um mol M da substância é produzido pela carga de 2n x 96500C então o volume V desprendido por uma carga q é:

Exemplo:
Cálculo do volume de oxigênio, na CNPT, obtido a partir da oxidação do O²^- no ânodo quando passa pela cuba uma corrente de 50 A durante 10 minutos.

2O²^- >>> O₂ + 4e^-

Dados:
I = 50 A
t = 10 x 60 s

Volume desprendido V = [22,4 / (96500x2x2)].50.600 >>> V = 1,74 litros

Primeira Lei:
A massa do eletrólito decomposto é proporcional à carga elétrica que atravessa a cuba.

Segundo Lei:
A massa do eletrólito decomposto é proporcional ao seu mol.