Dois técnicos realizaram o processo de eletrodeposição de cobre em placas de latão com dimensões de 3,00 cm times 1,20 cm. Cada um utilizou uma corrente de 0,20 A 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 8,96 g / cm^3, e a semirreação de redução do cobre é:
Cu^2+ (aq)+2 e Cu (s)
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: 2,479 g <br> Massa final da placa: 2,533 g O Técnico B seguiu o seguinte protocolo: A placa foi imersa diretamente na solução eletrolítica sem passar por um processo de limpeza adequado, deixando resíduos de óxidos e graxas na superfície; <br> O técnico não lixou a superfície da placa; <br> A solução permaneceu estática, sem nenhuma agitação; <br> Massa inicial da placa: 2,479 g <br> Massa final da placa: 2,512 g
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

Passo 3

Agora a parte “teórica”: pela Lei de Faraday, a massa de metal depositado é
m = M , I , tn , F
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
Substituindo:
mrm teórica = 63,5 times 0,20 times 9002 times 96485 approx 0,059 g ó

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?
  1. 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.
  2. Superfície lisa e uniforme facilita o nucleamento homogêneo do cobre.
  3. 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.

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