O que é eficiência de plaqueamento (PE)?

Passo 1

O enunciado pergunta: “O que é eficiência de plaqueamento (PE)?”
Não há outros dados fornecidos.

Passo 2

Definição intuitiva (em palavras simples): a eficiência de plaqueamento (PE) é a fração da corrente elétrica que realmente foi usada para transformar íons em metal depositado na superfície do eletrodo. Em outras palavras, diz quanto do que você “pagou” em carga elétrica virou metal útil no revestimento, em vez de ter ido para reações paralelas (como evolução de hidrogênio) ou perdas.

Passo 3

Definição quantitativa e fórmula básica: para transformar essa ideia em conta usamos a lei de Faraday, que relaciona carga elétrica com massa depositada. A massa que deveria ser depositada se toda a carga fosse utilizada (massa teórica) é dada por:
m_{\text{teórica}}=\frac{Q\,M}{z\,F}ó
Expliquei cada símbolo:
  • m_{\text{teórica}}ó = massa teórica depositada (em gramas).
  • Q = carga elétrica total que passou (em coulombs, C).
  • M = massa molar do elemento metálico (em \mathrm{g·mol^{-1}}).
  • z = número de elétrons trocados por átomo metálico (valência na reação de redução).
  • F = constante de Faraday ( F\approx 96485\\ \mathrm{C·mol^{-1}}).
Como normalmente controlamos corrente I por um tempo t, usamos Q=I\,t. A eficiência de plaqueamento é a razão entre a massa realmente depositada ( m_{\text{real}}, medida experimentalmente) e a massa teórica, em porcentagem:
\text{PE}=\frac{m_{\text{real}}}{m_{\text{teórica}}}\times 100\%=\frac{m_{\text{real}}\,z\,F}{Q\,M}\times 100\%=\frac{m_{\text{real}}\,z\,F}{I\,t\,M}\times 100\%.ó

Passo 4

Como medir m_{\text{real}}: as maneiras mais comuns são
  • pesagem do eletrodo antes e depois do plaqueamento (diferença de massa é m_{\text{real}});
  • medir espessura do depósito (com micrômetro) e usar área e densidade do metal para obter massa;
  • métodos coulométricos calibrados (quando possível).
    Sempre anote unidades e seja cuidadoso com sujeira/adsorção (podem inflar a massa).

Passo 5

Por que a PE costuma ser menor que 100\%: causas comuns
  • evolução de hidrogênio (reações de redução da água) competindo com a redução do metal;
  • reações laterais do solvente ou de impurezas;
  • dissolução parcial do metal depositado durante o processo;
  • formação de complexos que não se reduzem facilmente;
  • perda mecânica de “spray” ou fragmentos.
    PE maior que 100\% indica erro experimental (contaminação, adsorção de species, erro de pesagem).

Passo 6

Exemplo numérico (passo a passo) — para fixar o cálculo:
Suponha depósito de cobre com I=0{,}5\\ \mathrm{A} por t=1800\\ \mathrm{s} (30 min). Dados: M_{\text{Cu}}=63{,}546\\ \mathrm{g·mol^{-1}}, z=2, F=96485\\ \mathrm{C·mol^{-1}}. Meça e obtenha m_{\text{real}}=0{,}250\\ \mathrm{g}.
Calcule Q:
Q=I\,t=0{,}5\cdot 1800=900\\ \mathrm{C}.
Calcule m_{\text{teórica}}ó:
m_{\text{teórica}}=\frac{Q\,M}{z\,F}=\frac{900\cdot 63{,}546}{2\cdot 96485}\approx 0{,}2965\\ \mathrm{g}.ó
Calcule PE:
\text{PE}=\frac{m_{\text{real}}}{m_{\text{teórica}}}\times 100\%=\frac{0{,}250}{0{,}2965}\times 100\%\approx 84{,}3\%.ó
Interpretação: cerca de 84{,}3\% da carga foi convertida em cobre depositado; o restante foi para reações paralelas ou perdas.

Passo 7

Dicas para prova e aplicação prática
  • memorize a fórmula \displaystyle m_{\text{teórica}}=\frac{I t\,M}{zF}ó e a expressão de PE com I e t.
  • escreva sempre unidades ( I em A, t em s, M em \mathrm{g·mol^{-1}}, F em \mathrm{C·mol^{-1}}).
  • se pedirem justificar por que PE < 100\%, cite evolução de hidrogênio e reações paralelas.
  • se der PE>100%, desconfie de erro experimental.
  • em questões, mostre claramente como obteve Q, m_{\text{teórica}}ó e m_{\text{real}} antes de calcular PE.

Resposta

Eficiência de plaqueamento (PE) é a razão entre a massa realmente depositada e a massa que seria depositada se toda a carga fosse usada para deposição, expressa em porcentagem, ou seja:
\text{PE}=\frac{m_{\text{real}}}{m_{\text{teórica}}}\times 100\%=\frac{m_{\text{real}}\,z\,F}{I\,t\,M}\times 100\%.ó

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