Sabemos que corpos carregados eletricamente tendem a se atrair ou se repelir de forma mais intensa ou menos intensa. Mas, seria possível medir a intensidade das forças de atração e repulsão desses corpos? E quais fatores provocariam essa intensidade?
No início do século XIX, o físico e químico inglês Michael Faraday realizava diversos experimentos de eletrólise (processo em que a corrente elétrica desencadeia reações químicas), e, então, começam a surgir os primeiros indícios de como se dá a relação entre a matéria e a eletricidade.
A partir desses experimentos, Michael Faraday propôs, em 1834, algumas regras gerais para a eletrólise, que ficaram conhecidas como leis de Faraday (ou leis da eletrólise).
Primeira lei de Faraday
“A massa de um composto eletrolisado é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade que passa pelo sistema”
Através de seus experimentos, Faraday observou que os íons de um metal no estado sólido se depositam quando a corrente elétrica passa pela solução iônica de um dos seus sais. O cobre (Cu), por exemplo, se deposita quando a corrente elétrica passa pela solução salina de nitrato de cobre (Cu(NO3)2), de acordo com a seguinte equação:
Perceba que, nesta reação, 2 mols de elétrons fazem com que 1 mol de Cu2+(aq) se deposite. Essa quantidade de elétrons que passa pelo processo depende da intensidade da corrente elétrica.
Assim, Faraday chegou à conclusão que a massa de uma substância eletrolisada e a carga elétrica do sistema são grandezas diretamente proporcionais. Em outras palavras, quanto mais intensa for a corrente elétrica aplicada ao processo de eletrólise, maior será a quantidade de massa da substância produzida na reação.
Para calcular a carga elétrica, em Física, se utiliza a seguinte fórmula:
Em que:
- Q representa a carga elétrica medida em coulombs (C);
- i representa a corrente elétrica medida em ampères (A);
- e t representa o intervalo de tempo da passagem de corrente elétrica em segundos (s).
Já no início do século XIX, o físico estadunidense Robert Andrews Millikan deu uma contribuição muito significativa para a estequiometria dos processos eletroquímicos ao determinar a carga de 1 elétron, cujo valor é 1,6023 . 10-19 coulomb. Associando esse valor com a constante de Avogadro (6,02 . 1023), foi possível calcular a carga elétrica de 1 mol de elétrons. Observe:
1 elétron ________________ 1,6023 . 10-19 coulomb
1 mol de elétrons (6,02 . 1023 elétrons) ______ X
X = 95.506 C/mol
Logo, a carga elétrica de 1 mol de elétrons é de 95.506 C/mol. Esse valor é chamado de constante de Faraday (F).
Conforme a primeira lei de Faraday, então, a massa (m) de uma substância eletrolisada pode ser obtida através da fórmula m = K. Q ou, ainda, m = K. i . t
Onde K = 1/F = 1/96.500 C.mol-1
Segunda lei de Faraday
No processo eletrolítico, a massa de uma substância produzida é diretamente proporcional ao equivalente-grama (E) dessa substância.
Essa relação é representada pela fórmula:
Dessa forma, se associarmos a primeira com a segunda lei de Faraday, teremos:
m = K . i . t . E
ou m = (i . t. E)/F
Exemplo:
Uma solução aquosa de NiSO4 é eletrolisada durante 10 minutos por uma corrente elétrica de 9,65 A (ampères), qual a massa de níquel depositada?
Substituindo os valores da fórmula temos:
m = (9,65 A . 600 s . 29,35 g)/ 95600
m = 1,761 g
Em linhas gerais, os trabalhos de Michael Faraday foram muito importantes para o desenvolvimento da Química e da Física. Além de propor as leis da eletrólise, ele descobriu também a indução eletromagnética, consolidando as relações entre os fenômenos da eletricidade e magnetismo.
Referências bibliográficas
- FELTRE, Ricardo. Química volume 2. São Paulo: Moderna, 2005.
- MACHADO, Andrea Horta, MORTIMER, Eduardo Fleury. Química volume único. São Paulo: Scipione, 2005.
- USBERCO, João, SALVADOR, Edgard. Química volume único. São Paulo: Saraiva, 2002.
- http://www.pucrs.br/quimica/mateus/eletroquimica.pdf
Por: Mayara Lopes Cardoso
