Aplicações dos Aspectos Quantitativos da Eletrólise

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:

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 FeCl_3; 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).

Resolução:

Primeiramente, vamos ar 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