Eletrodeposição para revestimento anticorrosivo
Um engenheiro está realizando um processo de niquelação (deposição de níquel) em uma peça de aço para proteção contra corrosão. Uma corrente de 4 A é aplicada durante 90 minutos em uma solução de
. Calcule a massa de níquel depositada.
Dados:
Dados:
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- Dados fornecidos:
- Corrente aplicada:
. - Tempo de aplicação:
. - Massa molar do níquel:
. - Constante de Faraday:
. - Semirreação de redução (peguei do enunciado):
.
- Corrente aplicada:
- O que o enunciado pede:
- Calcular a massa de níquel depositada na peça durante o processo de eletrodeposição.
Passo 2
Conceitos essenciais (aula rápida e prática).
- A corrente elétrica
é a taxa de fluxo de carga elétrica; se ela atua durante um tempo , a carga total que passou é
onde
tem unidades de coulombs (
),
em ampères (
) e
em segundos (
).
- A constante de Faraday
é a carga elétrica por mol de elétrons: . Isso significa que de elétrons corresponde a . - A semirreação mostra quantos elétrons são necessários para formar uma unidade de átomo (ou mol) do metal. Aqui a reação diz que cada íon
precisa de elétrons para virar níquel metálico. Vou chamar esse número de elétrons por átomo de ; portanto . - Raciocínio (intuição): a carga total
corresponde a mols de elétrons. Como cada mol de depositado consome mols de elétrons, o número de mols de depositados é . A massa depositada é então esse número de mols multiplicado pela massa molar .
Passo 3
Escrever a fórmula que vamos usar e explicar cada símbolo.
- Mols de níquel depositados:
onde
é o número de mols de
,
é a carga total,
é o número de elétrons por átomo (
) e
é a constante de Faraday.
- Massa de níquel depositada:
onde
é a massa em gramas e
é a massa molar em
.
Passo 4
Converter o tempo para segundos e calcular a carga total
.
- Tempo:
. - Carga total:
Passo 5
Calcular o número de mols de níquel depositados usando
.
Expliquei:
correspondem a
mol de elétrons; como cada mol de
consome
mols de elétrons, dividimos por
e obtemos
mol de
.
Passo 6
Calcular a massa usando a massa molar
.
Comentário prático: dá para expressar a resposta com duas casas decimais significativas como
. Isso representa a massa de níquel depositada durante os
minutos com corrente de
.
Passo 7
Cheque rápido de unidades e sentido físico:
- Unidades:
em , em → em mol (elétrons), divisão por dá mols de níquel, multiplicando por dá gramas — tudo coerente. - Interpretação: se aumentasse o tempo ou a corrente, a massa depositada aumentaria proporcionalmente (linear), conforme a relação
. Força extra: manter a solução adequada e eficiência de corrente próxima de é pressuposto implícito aqui; perdas reais (eficiência menor) reduziríam a massa efetiva depositada.