Faradaysches-Gesetz-Rechner
Berechnen Sie die bei der Elektrolyse abgeschiedene Masse mit dem Faradayschen Gesetz.
Abgeschiedene Masse
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Berechnungsschritte
Faradaysche Gesetze der Elektrolyse
Michael Faraday entdeckte in den 1830er Jahren die quantitativen Zusammenhänge der Elektrolyse. Seine beiden Gesetze beschreiben, wie die an einer Elektrode gebildete Stoffmenge von der durchgeflossenen Ladung und der chemischen Natur des Stoffes abhängt.
- Erstes Gesetz: Die an einer Elektrode abgeschiedene oder freigesetzte Masse eines Stoffes ist direkt proportional zur durch den Elektrolyten geflossenen Ladungsmenge (Q).
- Zweites Gesetz: Bei gleicher Ladungsmenge sind die abgeschiedenen Massen verschiedener Stoffe proportional zu ihren Äquivalentmassen (molare Masse geteilt durch die Anzahl der übertragenen Elektronen).
Die Faraday-Konstante, F = 96485 C/mol, entspricht der elektrischen Ladung eines Mols Elektronen. Sie verbindet die gemessene Ladung mit der Stoffmenge, die an einer Elektrode reagiert.
Die Formel
Q = I × t
m = (Q × M) / (n × F) = (I × t × M) / (n × F)
- • m = Abgeschiedene Masse (g)
- • Q = Elektrische Ladung (Coulomb, C)
- • I = Stromstärke (Ampere, A)
- • t = Zeit (Sekunden, s)
- • M = Molare Masse des Stoffes (g/mol)
- • n = Anzahl der pro Ion übertragenen Elektronen
- • F = Faraday-Konstante = 96485 C/mol
Die Stoffmenge der Abscheidung beträgt Q / (n × F). Multipliziert man die Stoffmenge mit der molaren Masse M, erhält man die abgeschiedene Masse. Die Zeit muss vor der Ladungsberechnung stets in Sekunden umgerechnet werden.
Galvanik-Beispiel
Aufgabe: Eine Kupfer(II)-Lösung wird 1 Stunde lang mit einer Stromstärke von 2 A elektrolysiert. Kupfer hat eine molare Masse von 63,55 g/mol und Cu²⁺ benötigt 2 Elektronen. Wie viel Kupfer wird an der Kathode abgeschieden?
Schritt 1: Zeit in Sekunden umrechnen
t = 1 Stunde × 3600 = 3600 s
Schritt 2: Ladung berechnen
Q = I × t = 2 A × 3600 s = 7200 C
Schritt 3: Abgeschiedene Masse berechnen
m = (Q × M) / (n × F) = (7200 × 63,55) / (2 × 96485) ≈ 2,37 g
Antwort: ≈ 2,37 g Kupfer
Hinweis: Dieser Rechner nimmt eine Stromausbeute von 100 % an, das heißt, die gesamte durchgeflossene Ladung trägt zur Abscheidung des betrachteten Stoffes bei. In realen Zellen können Nebenreaktionen, Gasentwicklung und ohmsche Verluste die tatsächliche Ausbeute verringern. Überprüfen Sie molare Massen und Elektronenzahlen stets anhand zuverlässiger Quellen.