Calcular a massa de um metal (Ferro) consumido anodicamente pela passagem de 1 A de corrente durante um ano. Dado
Passo 1
O que o enunciado pede e o que foi dado.
- Pergunta: Calcular a massa de ferro consumida anodicamente quando passa uma corrente de
durante 1 ano. - Dados fornecidos:
- Massa molar do ferro:
. - Corrente elétrica:
. - Tempo:
.
- Massa molar do ferro:
Não se resolve nada neste passo; apenas listei claramente o que é pedido e quais são os números que temos.
Passo 2
Decidir a reação anódica (qual é o número de elétrons por átomo de ferro) e justificar a escolha.
Quando o ferro é corroído/anodicamente dissolvido, ele perde elétrons formando íons. As reações possíveis são, por exemplo,
ou
Na prática, a forma mais comum de dissolução anódica simples do ferro em muitos ambientes é formando
, ou seja, cada átomo de ferro libera
elétrons. Vou assumir essa reação porque é a hipótese mais usada em cálculos básicos de corrosão/eletrólise; se o ferro se oxidasse a
o resultado numérico mudaria (vou comentar o efeito no final). Portanto tomo
elétrons por átomo de ferro dissolvido.
Passo 3
Calcular a carga elétrica total que passou no tempo dado.
- Definição: corrente elétrica é carga por unidade de tempo. A carga total
que passou é
- Converter 1 ano em segundos (usar ano civil de
dias):
- Portanto a carga total é
Passo 4
Converter carga em número de mols de elétrons usando a constante de Faraday.
- Conceito: um mol de elétrons transporta uma carga igual à constante de Faraday
. - Valor numérico:
(numero de coulombs por mol de elétrons). - Logo o número de mols de elétrons que passaram é
- Calculemos numericamente:
Passo 5
Usar a estequiometria para achar o número de mols de ferro dissolvido.
- Relação estequiométrica: cada átomo de ferro que se oxida a
libera elétrons, então
- Portanto
Passo 6
Converter mols de ferro em massa usando a massa molar.
- Fórmula: massa
. - Substituindo:
- Calculemos:
Arredondando sensivelmente (duas casas decimais) fica
.
Observação rápida: se o ferro se oxidasse a
(
) a massa seria menor; fazendo as contas com
obtém-se aproximadamente
. Isso mostra a importância de saber a reação anódica exata; aqui usei a hipótese usual
.