Comparação de materiais depositados em processos de galvanoplastia
Em um laboratório de materiais, a mesma carga elétrica que deposita
de cromo (Cr) em um processo de cromagem é usada para depositar zinco
(Zn) em outro. Calcule a massa de zinco depositada.
Dados:
,
semirreações:
,
.
(Zn) em outro. Calcule a massa de zinco depositada.
Dados:
semirreações:
Passo 1
O enunciado pede: usando a mesma carga elétrica que depositou
de cromo (
), qual a massa de zinco (
) que é depositada?
Informações dadas importantes:
Informações dadas importantes:
- Massa depositada de cromo:
. - Massas molares:
e . - Semirreações (número de elétrons por átomo reduzido):
-
→ . -
→ .
-
- O que precisamos achar:
, a massa de zinco depositada pela mesma carga elétrica.
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar (lei de Faraday para deposição eletrolítica): a massa depositada é proporcional à carga elétrica total fornecida. A fórmula é
onde:
-
é a massa depositada (g), -
é a carga elétrica total (Coulombs), -
é a massa molar do elemento (g/mol), -
é o número de elétrons transferidos por átomo na semirreação (unidades de elétron por átomo), -
é a constante de Faraday ( ), que dá a carga por mol de elétrons.
Explicação simples: para depositar um mol do metal que exige
elétrons por átomo, é necessária uma carga
. Como
é a massa de um mol, dividir
por
dá o número de mols depositados; multiplicando por
obtém-se a massa.
Passo 3
Porque a mesma carga
é usada nos dois processos, podemos escrever para cada metal:
Dividindo a segunda pela primeira para eliminar
e
:
Logo a massa de zinco é
Isto é muito conveniente: não precisamos conhecer
nem
, apenas as massas molares, os números de elétrons e a massa de referência.
Passo 4
Substituindo os valores fornecidos:
Fazendo as contas passo a passo:
Passo 5
Arredondamento e interpretação: com os dados dados (massa inicial com duas algarismos significativos
), é razoável apresentar a resposta com três algarismos significativos:
. Isso significa que, com a mesma carga elétrica, forma-se mais massa de zinco do que de cromo aqui porque o zinco precisa de menos elétrons por átomo e tem massa molar maior; o balanço das duas quantidades dá o resultado calculado.