Ao executar-se um experimento eletrogravimétrico, em 25 mL da solução aplicando o Ecatodo calculado no item a, qual a massa de material seria depositada no catodo?
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente tá fazendo um experimento de eletrogravimetria: ou seja, a gente vai aplicar um potencial no cátodo e depositar um metal a partir de íons na solução. Aqui temos 25 mL de uma solução contendo íons Cu²⁺ e Cd²⁺ (acho que a concentração não foi dada, então vou chamar de C mol/L). Nos deram também os potenciais padrão de redução e as massas atômicas:
- Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu(s), E⁰ = +0,339 V, Mₐ = 63,55 g/mol
- Cd²⁺ + 2 e⁻ → Cd(s), E⁰ = −0,402 V, Mₐ = 112,4 g/mol
O conteúdo é eletroquímica (eletrogravimetria), e vamos precisar:
- descobrir qual íon se reduz (compara E⁰),
- usar estequiometria (mol de elétrons por mol de metal),
- calcular quantos mol de metal tinha na solução (n = C·V),
- transformar mol em gramas (m = n·Mₐ).
Passo 2
Primeiro a gente vê quem “ganha” na redução. Quanto maior E⁰, mais fácil o íon vira metal no cátodo.
- E⁰(Cu²⁺/Cu) = +0,339 V
- E⁰(Cd²⁺/Cd) = −0,402 V
Como +0,339 V > −0,402 V, o Cu²⁺ é reduzido antes do Cd²⁺. Logo só vai depositar cobre (Cu) no cátodo.
Teoria rápida: o potencial padrão E⁰ indica a “força” de um par redox em ganhar elétrons. Se é maior, ele se reduz primeiro.
Passo 3
Agora, pra achar a massa de Cu depositada, seguimos estes passos:
- calcular quantos mol de Cu²⁺ havia na solução:
aqui.
2) como a reação é
vemos que 1 mol de Cu²⁺ → 1 mol de Cu(s). Então todo mol de Cu²⁺ vira o mesmo número de mol de Cu metálico, ou seja,
3) transformar mol de Cu em gramas usando a massa atômica:
Passo 4
Substituindo
, temos
Isso significa:
– Se C for 1,0 mol/L (por exemplo), você deposita
Resposta
m =
g de cobre.
Se , então
g de Cu depositado.
Se