Numa célula de Hall-Héroult foi utilizada uma corrente de
para produzir aluminio a partir da matéria-prima alumina cujo rendimento foi de
. Tendo em conta essas informações (a) calcule o fluxo molar da reação catódica principal identificada pelo par
(b) Cite uma ou mais razões que possam ser atribuídas para justificar essa perda de eficiência do processo
Passo 1
O enunciado descreve uma célula de Hall–Héroult onde circula uma corrente de
para reduzir
a alumínio metálico segundo a meia-reação catódica
O rendimento global é de
. Vamos calcular o fluxo molar de alumínio depositado (parte a) usando a lei de Faraday, depois listar algumas razões para a eficiência não ser
(parte b).
Passo 2
Pela lei de Faraday, a quantidade de carga necessária para depositar
mols de Al é
onde
é o número de elétrons por mol de Al e
é a constante de Faraday. Para fluxo molar (mols por segundo), usamos
Passo 3
A corrente efetiva que realmente contribui para a formação de Al é
Passo 4
Substituindo em
, obtemos
Passo 5
Possíveis razões para o rendimento ficar em
:
- Reações parasitas no cátodo ou anodo que desviam parte da corrente (p.ex. evolução de oxigênio ou redução de impurezas).
- Consumo do anodo de carbono formando CO ou
, que não contribui para a redução de . - Perdas ôhmicas e calor gerado na célula, que limitam a eficiência eletroquímica.
- Reprecipitação de alumínio dissolvido ou formação de compostos indesejados (ex.:
).
Resposta
(a)
(b) Reações parasitas (evolução de gases), consumo do anodo de carbono (CO/C ), perdas ôhmicas e formação de subprodutos indesejados.
(b) Reações parasitas (evolução de gases), consumo do anodo de carbono (CO/C