A lei de Faraday para a eletrólise estabelece que:
a) A massa depositada é inversamente proporcional à carga.
b) A massa depositada é diretamente proporcional à carga.
c) A massa depositada independe do número de elétrons transferidos.
d) A massa depositada é proporcional ao volume do eletrólito.
a) A massa depositada é inversamente proporcional à carga.
b) A massa depositada é diretamente proporcional à carga.
c) A massa depositada independe do número de elétrons transferidos.
d) A massa depositada é proporcional ao volume do eletrólito.
Passo 1
O enunciado pergunta qual das alternativas corresponde à lei de Faraday para a eletrólise. As alternativas são:
a) A massa depositada é inversamente proporcional à carga.
b) A massa depositada é diretamente proporcional à carga.
c) A massa depositada independe do número de elétrons transferidos.
d) A massa depositada é proporcional ao volume do eletrólito.
a) A massa depositada é inversamente proporcional à carga.
b) A massa depositada é diretamente proporcional à carga.
c) A massa depositada independe do número de elétrons transferidos.
d) A massa depositada é proporcional ao volume do eletrólito.
Nenhuma outra informação numérica foi dada no enunciado.
Passo 2
Apresentando a forma matemática da lei de Faraday (essa é a lei que relaciona eletrólise, carga elétrica e massa depositada). A expressão básica é
onde:
-
é a massa depositada (em gramas, por exemplo); -
é a carga elétrica total que passou pela célula (em coulombs, ); -
é a massa molar da espécie que se deposita (em ); -
é o número de elétrons envolvidos na semi-reação de deposição (número de elétrons transferidos por íon); -
é a constante de Faraday, aproximadamente .
Vou explicar o que cada parte significa de modo bem prático:
- A carga
quantifica quantos elétrons, no total, passaram pelo circuito. Se mais carga passa, mais matéria pode ser reduzida/oxidada e, portanto, maior massa depositada. - O fator
é uma constante para uma dada espécie química ( e fixos), que converte “carga” em “massa”.
Logo, a fórmula mostra claramente como
depende de
e de
.
Passo 3
Da fórmula
podemos extrair proporcionalidades básicas:
- Mantendo
, e constantes, varia linearmente com . Ou seja, . Se duplicar , dobra. Isso indica proporcionalidade direta entre massa e carga. Portanto a alternativa (b) parece correta e a alternativa (a) (inversamente proporcional) é falsa.
Como exemplo numérico simples (sem usar valores complicados): suponha
,
e
fixos. Se
e
,
ou seja,
. Isso mostra diretamente a proporcionalidade direta.
Passo 4
Analisando a dependência em relação a
(número de elétrons transferidos). A fórmula mostra
quando
,
e
são fixos. Ou seja, quanto maior
, menor a massa depositada para a mesma carga total
. Exemplo: com
fixo, se dobrar
então
será dividida por
. Portanto a alternativa (c) — que diz que a massa independe de
— é falsa.
Passo 5
Sobre o volume do eletrólito (alternativa d): a lei de Faraday não contém o volume do eletrólito na relação direta. A massa depositada, segundo a lei, depende de
,
,
e
. Em situações práticas, o volume e concentração podem limitar a quantidade máxima depositável (se não houver íons suficientes), mas a lei fundamental que relaciona carga e massa não estabelece
volume do eletrólito. Logo a alternativa (d) é incorreta como enunciada.
Passo 6
Resumindo a comparação com as alternativas:
- (a) Inversamente proporcional à carga: contradiz a fórmula (
) → falso. - (b) Diretamente proporcional à carga: corresponde exatamente à relação
→ verdadeiro. - (c) Indepe nde do número de elétrons: contradiz a presença de
no denominador → falso. - (d) Proporcional ao volume do eletrólito: não aparece na lei básica → falso.
Resposta
b)