Dois técnicos realizaram o processo de eletrodeposição de cobre em placas de latão com dimensões de
. Cada um utilizou uma corrente de
durante 15 minutos, seguindo protocolos diferentes de preparação e controle do processo. O objetivo era depositar uma camada de cobre sobre as placas de latão. Após o processo, as massas iniciais e finais de cada placa foram medidas. A densidade do cobre é
, e a semirreação de redução do cobre é:
Sabendo que a corrente foi a mesma para todos os técnicos, avalie os diferentes procedimentos e resultados de cada um:
Técnico A | Técnico B |
---|---|
O Técnico A seguiu o seguinte protocolo: A placa de latão foi limpa em uma solução ácida diluída para remover óxidos ou impurezas superficiais; <br> Antes da eletrodeposição, a placa foi lixada com lixas finas de diferentes granulometrias para garantir uma superfície uniforme; <br> A solução foi agitada de forma moderada para evitar a formação de bolhas na superfície da placa; <br> Massa inicial da placa:
|
O Técnico
|
b) Qual técnico encontrou a melhor condição? Explique os motivos disso ter acontecido.
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que a questão pede. Temos duas placas de latão com área de 3,00 cm×1,20 cm, cada técnico aplicou 0,20 A por 15 min para depositar cobre, e mediu a massa antes e depois. A densidade do cobre e a meia‐reação de redução (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu) estão dadas. O tema é eletrodeposição (Lei de Faraday e eficiência do processo). Vamos usar:
- Equação de Faraday para calcular a massa teórica de cobre depositada;
- Diferença de massa experimental de cada técnico;
- Conceitos de preparação de superfície e transporte de massa.
Passo 2
Calcular a massa de cobre depositada experimentalmente:
Técnico A:
m_A = 2,533 g – 2,479 g = 0,054 g
Técnico B:
m_B = 2,512 g – 2,479 g = 0,033 g
Técnico A:
m_A = 2,533 g – 2,479 g = 0,054 g
Técnico B:
m_B = 2,512 g – 2,479 g = 0,033 g
Passo 3
Agora a parte “teórica”: pela Lei de Faraday, a massa de metal depositado é
onde
M = massa molar do Cu = 63,5 g/mol
I = corrente = 0,20 A
t = tempo = 15 min = 900 s
n = número de elétrons trocados = 2
F = constante de Faraday ≃ 96 485 C/mol
M = massa molar do Cu = 63,5 g/mol
I = corrente = 0,20 A
t = tempo = 15 min = 900 s
n = número de elétrons trocados = 2
F = constante de Faraday ≃ 96 485 C/mol
Substituindo:
Passo 4
Comparando:
- Técnico A depositou 0,054 g vs 0,059 g (teórico) → eficiência alta;
- Técnico B depositou 0,033 g → eficiência bem menor.
Por que isso acontece?
- Limpeza ácida e lixamento (Técnico A) removem óxidos e graxas, expondo superfície metálica ativa. Se tiver sujeira, parte da corrente não gera cobre, e sim reações indesejadas.
- Superfície lisa e uniforme facilita o nucleamento homogêneo do cobre.
- Agitação melhora o transporte de íons Cu²⁺ até a placa. Sem isso, cria-se uma camada de concentração pobre em íons e a deposição cai.
Resposta
O Técnico A encontrou a melhor condição, pois seu protocolo (limpeza, lixamento e agitação) aumentou a eficiência da deposição, aproximando a massa depositada da previsão teórica da Lei de Faraday.