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Aplicações dos Aspectos Quantitativos da Eletrólise

Química

Nos aspectos quantitativos da eletrólise, temos que relacionar a carga elétrica, a intensidade da corrente e o tempo aplicados com a quantidade de íons reduzidos.
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No texto Aspectos Quantitativos da Eletrólise, você viu algumas relações matemáticas que se estabelecem entre as grandezas envolvidas num processo de eletrólise, como a corrente elétrica (i), a quantidade de carga elétrica (Q) necessária para que o processo ocorra e o tempo (t) que levará. Também foi descoberta a quantidade de carga elétrica que é transportada quando há 1 mol de elétrons ou, segundo a constante de Avogadro, 6,02 . 1023 elétrons.

Resumidamente, as relações são:

Relações entre grandezas da eletrólise

Agora, veja três exemplos de como você pode usar essas informações para resolver problemas práticos da eletroquímica. É importante ressaltar que aqui usamos o valor 96486 C. Porém, na maioria das literaturas químicas, usa-se o valor arredondado 96500 C.

1º Exemplo: Considere uma galvanoplastia em que uma peça foi revestida de prata. Ao final desse processo eletrolítico, a quantidade de carga usada para que os íons Ag+ se reduzissem a Ag foi de 0,05 faraday. Sabendo que a massa molar da prata é igual a 108 g/mol, diga qual foi a massa de prata depositada nesse processo?

Resolução:

Ag+ (aq) +  e-  →  Ag(s)
               ↓           ↓
         1 mol e-    1 mol
              ↓              ↓
      1 faraday ------ 108 g
     0,05 faraday --- m
          m = 5,4 g

2º Exemplo: Digamos que estamos efetuando a eletrólise da solução aquosa de sulfato de níquel (NiSO4), aplicando uma corrente elétrica igual a 0,10 A por 386 segundos. Qual será a massa de níquel que será obtida no cátodo? (Dado: massa molar do Ni = 58,7 g/mol)

Resolução:

Ni2+  +  2e-  →  Ni(s)
           ↓           ↓
        2 mol e-    1 mol
           ↓           ↓
2 ( 96486 C)---- 58,7g

Para fazer uma relação de regra de três e descobrir a massa que foi formada nesse caso, precisamos descobrir primeiro a quantidade de carga elétrica (Q):

Q = i . t
Q = 0,10 . 386
Q = 38,6 C

Assim, temos:

2 ( 96486 C)---- 58,7g
38,6 C ----------- m
m = 2265,82 C . g
         192972 C
m = 0,01174 g ou 11,74 mg

3º Exemplo: Temos três cubas eletrolíticas ligadas em série e submetidas a uma corrente de 5 A por um tempo de 32 minutos e 10 segundos. Na primeira cuba, temos uma solução de CuSO4; na segunda, temos uma solução de FeCl3; e na terceira, temos uma solução de AgNO3. Determine quais são as massas de cada um dos metais depositadas nos eletrodos das três cubas. (Massas molares: Cu = 63,5 g/mol, Fe = 56 g/mol, Ag = 108 g/mol).

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Resolução:

Primeiramente, vamos passar o valor do tempo para segundos:

1 minuto -------- 60 segundos
32 minutos ----- t
t = 1920 + 10 segundos = 1930 segundos

Com esse dado, podemos determinar a quantidade de carga elétrica Q:

Q = i . t
Q = 5 . 1930
Q = 9650 C

Agora, usamos regras de três para cada uma das semirreações que ocorrem nas três cubas para descobrir as respectivas massas dos metais depositados:

         1ª Cuba:                                        2ª Cuba:                                           3ª Cuba:

Cu2+  +  2e-  →  Cu(s)                       Fe3+ (aq) + 3 e- →  Fe(s)                Ag+ (aq) +  e-  →  Ag(s)
 
             ↓           ↓                                  ↓                   ↓                                     ↓                 ↓
       2 mol e-    1 mol                             3 mol e-    1 mol                                 1 mol e-    1 mol
              ↓              ↓                                  ↓              ↓                                        ↓              ↓
2 . (96486 C)------ 63,5 g             3 . (96486 C)------ 56 g                        96486 C ------ 108 g
          9650 C ------ m                              9650 C ------ m                           9650 C ------ m
          m ≈ 3,175 g de Cu(s)                     m ≈ 1,867 g de Fe(s)                  m = 10,8 g de Ag(s)


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Antiga ilustração do equipamento de eletrólise. Original, do desenho de Javandier, foi publicado em LEau, por G. Tissandier, Hachette, Paris, 1873
Antiga ilustração do equipamento de eletrólise. Original, do desenho de Javandier, foi publicado em LEau, por G. Tissandier, Hachette, Paris, 1873

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Aplicações dos Aspectos Quantitativos da Eletrólise"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aplicacoes-dos-aspectos-quantitativos-eletrolise.htm. Acesso em 14 de abril de 2021.

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