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Aspectos Quantitativos da Eletrólise

Química

Os aspectos quantitativos da eletrólise são baseados nas leis descobertas por Faraday sobre a relação existente entre a massa de metal produzida e a carga elétrica.
Peça banhada num tanque de eletrodeposição. A qualidade desse revestimento dependerá de aspectos quantitativos, como o tempo do processo
Peça banhada num tanque de eletrodeposição. A qualidade desse revestimento dependerá de aspectos quantitativos, como o tempo do processo
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A eletrólise é um processo que tem ampla aplicação industrial e, portanto, os seus aspectos quantitativos são de extrema importância para as fábricas. Por exemplo, eles precisam saber qual é a quantidade de reagente que se deve utilizar, por quanto tempo se deve realizar o processo e quanto do produto desejado vão obter.

Por meio da eletrólise ígnea do cloreto de sódio (sal de cozinha), as indústrias produzem o gás cloro, assim, elas precisam saber qual o volume de gás cloro que vão conseguir obter.

Além disso, várias peças metálicas passam por eletrólise em meio aquoso a fim de serem revestidas por outro metal, como ocorre no caso de semijoias e bijuterias douradas ou prateadas. A qualidade da cor do objeto que foi revestido e a eficiência da proteção contra a sua corrosão dependem, entre outros aspectos, do tempo da eletrólise e da intensidade de corrente elétrica usada.

Assim, o físico e químico inglês Michael Faraday (1791-1867) passou a estudar esses aspectos quantitativos que envolvem a eletrólise e depois de vários experimentos, ele descobriu algumas leis nesse caso.

Michael Faraday (1791-1867)
Michael Faraday (1791-1867)

Uma delas mostrou que a quantidade de massa de um metal que se deposita sobre o eletrodo é diretamente proporcional à quantidade de carga elétrica (Q) que atravessa o circuito.

A carga elétrica (Q) é dada pela seguinte fórmula:

Fórmula da quantidade de carga que atravessa um circuito

Em que:

i = intensidade da corrente elétrica (unidade: ampère – A)
t = tempo (unidade: segundos – s)

Assim, a unidade da carga seria A . s, que é igual à unidade coulomb (C).

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Relação entre unidades

No ano de 1909, o físico Robert Andrews Millikan (1868-1953) determinou que a carga elétrica de 1 elétron é igual a 1,602189 . 10-19 C.

Robert Andrews Millikan (1868-1953)
Robert Andrews Millikan (1868-1953)

A constante de Avogadro diz que em 1 mol de elétrons há 6,02214 . 1023 elétrons. Assim, a quantidade de carga transportada pela passagem de 1 mol de elétrons é igual ao produto da carga elétrica de cada elétron pela quantidade de elétrons que temos em 1 mol, ou seja:

1,602189 . 10-19 C . 6,02214 . 1023 = 96486 C

Portanto, se soubermos a quantidade de matéria (n) que percorre o circuito, basta multiplicar pelo valor que acabamos de ver, que encontramos a carga elétrica (Q) que será necessária para realizar o processo de eletrólise que se quer:

Outra fórmula da carga elétrica

Esse valor (96486 C) é conhecido como constante de Faraday (1 F). Desse modo, se a carga utilizada no processo for dada em faraday, então poderemos usar relações estabelecidas por regras de três e calcular a quantidade de massa que será depositada na eletrólise.

Relações de aspectos quantitativos da eletrólise

Leia o texto Aplicações dos Aspectos Quantitativos da Eletrólise para saber exatamente como esses cálculos podem contribuir para a resolução de problemas relacionados aos processos de eletrólise e até mesmo das pilhas.


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

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

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Aspectos Quantitativos da Eletrólise"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aspectos-quantitativos-eletrolise.htm. Acesso em 19 de junho de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 1

(UFSE) Na eletrólise de uma solução de sulfato cúprico, tem-se a seguinte redução catódica:

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

Quantos mols de íons de Cu2+(aq) são reduzidos por uma quantidade de eletricidade igual a 1,0 faraday?

a) 0,50

b) 1,0

c) 1,5

d) 2,0

e) 2,5

Questão 2

(Unifor-CE) Na obtenção industrial do alumínio, ocorre a seguinte reação catódica:

Al3+ + 3 e- → Al

Sabendo que 1 F (faraday) é a carga de 1 mol de elétrons, quantos faradays provocam a deposição de 9 quilogramas de alumínio? (Dado: MA = 27 u)

a) 3.

b) 30.

c) 100.

d) 300.

e) 1000.

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