Qu'est-ce que le calculateur de masse par électrolyse de Faraday ?
Cet outil applique les lois de l'électrolyse de Faraday pour prévoir la quantité de matière déposée sur une électrode (ou dégagée sous forme de gaz) lorsqu'un courant électrique traverse un électrolyte. Il repose sur des principes universels de physique et de chimie : il est valable partout, sans dépendre d'une réglementation nationale. On l'utilise couramment en galvanoplastie, en raffinage des métaux, en électroextraction (electrowinning) ainsi que dans les exercices d'électrochimie.
La formule expliquée
La masse obtenue est donnée par :
$$m = \frac{I \cdot t \cdot M}{n \cdot F}$$
où I est le courant en ampères, t le temps en secondes, M la masse molaire de la substance en g/mol, n le nombre d'électrons échangés par ion (la variation du nombre d'oxydation) et F la constante de Faraday, soit 96 485 C/mol. Le produit \(I \cdot t\) correspond à la charge totale Q en coulombs. En divisant Q par \((n \cdot F)\), on obtient le nombre de moles de substance, que l'on multiplie ensuite par M pour le convertir en grammes.
Comment l'utiliser
Saisissez le courant, la durée en secondes, la masse molaire de l'élément déposé et le nombre d'électrons mis en jeu dans sa demi-réaction. Par exemple, le cuivre se dépose selon \(\text{Cu}^{2+} + 2e^- \to \text{Cu}\), donc \(n = 2\) ; l'argent selon \(\text{Ag}^+ + e^- \to \text{Ag}\), donc \(n = 1\).
Exemple détaillé
Dépôt de cuivre (M = 63,55 g/mol, n = 2) avec un courant de 2 A pendant 1 heure (3600 s) : $$Q = 2 \times 3600 = 7200 \text{ C}.$$ Nombre de moles $$= \frac{7200}{2 \times 96485} = 0{,}03731 \text{ mol}.$$ Masse $$= 0{,}03731 \times 63{,}55 \approx 2{,}371 \text{ g}$$ de cuivre.
FAQ
Qu'est-ce que n ? C'est le nombre d'électrons gagnés ou perdus par ion dans la demi-réaction concernée — il est égal à la valeur absolue de la variation du nombre d'oxydation.
Est-ce valable pour les gaz ? Oui. Pour l'hydrogène (\(2\text{H}^+ + 2e^- \to \text{H}_2\)), utilisez M = 2 g/mol et n = 2 afin d'obtenir la masse de H₂ ; convertissez-la ensuite en volume à l'aide de la loi des gaz parfaits si nécessaire.
Et si mon temps est exprimé en minutes ou en heures ? Convertissez-le d'abord en secondes (multipliez les minutes par 60 et les heures par 3600), car la constante de Faraday s'exprime en coulombs = ampère·secondes.
