Los experimentos de electrólisis a los que dedicó parte de su vida Micheal Faraday sirvieron para demostrar una cosa muy importante: la carga eléctrica estaba implícitamente imbuida en la materia. Faraday llegó a esta conclusión en el año 1834 tras realizar un experimento como el que se presenta en el vídeo de arriba.
La electrólisis consiste básicamente en someter a la circulación de una corriente eléctrica un montaje en el que tenemos dos terminales conductores (uno positivo, ánodo; y otro negativo, cátodo) en el seno de una disolución. En el experimento que presenta el vídeo tanto el cátodo como el ánodo son de cobre y la disolución acuosa contiene sulfato de cobre CuSO4.
En los experimentos de electrólisis la energía aportada por la batería eléctrica favorece que en el ánodo se arranquen dos electrones de los átomos de cobre en estado sólido para ser incorporados al flujo eléctrico, a la vez que el ión Cu++ resultante el disuelto en el medio acuoso. A su vez, en el cátodo ocurre la reacción electroquímica contraria, de forma que se combinan los iones de cobre con dos electrones procedentes del polo negativo de la pila y se van acumulando átomos de cobre que solidifican.
La consecuencia es clara. Pasado un tiempo suficiente puede comprobarse que la masa del ánodo ha disminuido y la masa del cátodo ha aumentado como consecuencia de la corriente eléctrica que ha estado circulando. Solamente por esto vemos la vinculación entre la cantidad de carga eléctrica y la materia, aunque no podamos entender todavía el detalle de la misma.
Pesando la masa del cátodo antes y después de la electrólisis (en el vídeo, la rejilla) obtenemos en cuánto ha aumentado. Si hemos utilizado un material del cual conocemos la masa atómica, tendremos el número de moles de material que se han acumulado. Según el tipo de reacción electroquímica que se esté produciendo tendremos el factor que nos dará el número de moles de electrones que han tenido que circular. En este caso este factor es dos, ya que cada dos electrones se combinan con un ion de cobre para solidificar.
Por otro lado se puede calcular la carga total transferida simplemente multiplicando la corriente eléctrica constante que se ha suministrado por el tiempo: Q = I · t. Tanto la corriente como el tiempo son magnitudes que pueden medirse.
El experimento puede repetirse muchas veces para diferentes corrientes aplicadas por intervalos de tiempo también diferentes, con materiales de los que se conozca la masa atómica y siempre se obtiene una misma relación: el cociente entre la carga total transferida y el número de moles de electrones que han circulado es un valor constante igual a 96485. A esta constante se la denominó constante de Faraday.
Una vez conocida el valor de la constante de Faraday, el mismo procedimiento puede ser empleado para obtener la masa atómica de otras sustancias metálicas.
En el momento en el que se halló la constante de Faraday todavía no se conocía la existencia de los electrones ni el modo en el que éstos estaban implicados en la estructura de la materia. No fue sino hasta el año 1909 que se pudo medir la carga del electrón y entonces se pudo establecer la relación entre ésta, el número de Avogadro y la constante de Faraday: F = NA·qe.
Muy bueno, es bien explicativo.
ResponderEliminar