Calculadora de electrólisis

La electrólisis utiliza energía eléctrica para provocar un cambio químico que no ocurriría de forma espontánea. Durante el proceso, los electrones circulan por un circuito externo mientras los iones se desplazan por un electrolito. La ley de Faraday relaciona ese flujo de electrones con la cantidad de material oxidado o reducido en un electrodo. Esta calculadora convierte la ley en una herramienta práctica para obtener la masa depositada, la carga total, la corriente o el tiempo transcurrido. La relación básica establece que la masa es igual a la carga multiplicada por la masa molar y dividida entre el número de electrones y la constante de Faraday. La carga, a su vez, es la corriente multiplicada por el tiempo. La calculadora utiliza una constante de Faraday de 96,485.33212 culombios por mol de electrones. La masa molar debe introducirse en gramos por mol, la corriente en amperios, el tiempo en segundos y la masa depositada o consumida en gramos. El número de electrones se obtiene de la semirreacción balanceada. La reducción de Cu2+ a cobre requiere dos electrones, mientras que la de Ag+ a plata requiere uno. Para hallar la masa, proporciona la corriente, el tiempo, la masa molar y los electrones transferidos. Para hallar la carga, proporciona la masa medida y las magnitudes químicas. Los modos de corriente y tiempo despejan la misma ecuación, de modo que los cuatro resultados son coherentes entre sí. El cálculo ideal supone una eficiencia de corriente del cien por ciento: todos los electrones contribuyen a la reacción prevista en el electrodo. En las celdas reales también puede haber desprendimiento de gases, reacciones secundarias, fugas o recuperación incompleta, lo que reduce el rendimiento medido frente al teórico. La coherencia de unidades es esencial. Un amperio equivale a un culombio por segundo, por lo que debes convertir los minutos o las horas a segundos antes de introducir el tiempo. La masa molar corresponde a la sustancia formada o consumida, no necesariamente a la fórmula completa del electrolito. El número de electrones es un coeficiente estequiométrico de la reacción balanceada, no simplemente la carga del ion sin su signo. La galvanoplastia, la refinación de metales, la investigación de baterías, la producción de cloro y la coulombimetría de laboratorio utilizan estas relaciones. Los estudiantes pueden comprobar el análisis dimensional y las semirreacciones balanceadas; los técnicos, estimar tasas de producción o tiempos de operación. Para especificaciones de ingeniería, corrige el resultado teórico según la eficiencia de corriente, el área del electrodo, las limitaciones de transporte y las condiciones de operación del proceso.