Os metais estão presentes na natureza na forma de óxidos, sendo a eletrólise uma alternativa tecnológica para que eles estejam disponíveis na forma metálica. Avaliar um custo energético (kW.h / kg) para apenas o processo de eletrólise de metais como Alumínio, Cobre e Zinco, sendo as reações descritas abaixo para exemplificar o processo assim como a ddp para que a reação ocorra.
Constante de Faraday: 96.485 C / mol
Passo 1
O enunciado pede o custo energético mínimo (em k
por kg) para a eletrólise de Alumínio, Cobre e Zinco, usando só a energia elétrica termodinâmica. O conteúdo envolvido é a relação entre diferença de potencial
, carga elétrica transferida
e energia
, além da conversão de joules para k
.
Passo 2
A energia elétrica necessária para depositar 1 mol de metal é
onde
é o número de elétrons,
é a constante de Faraday,
é a ddp mínima.
Para converter em k por kg de metal, dividimos por massa molar
(em kg/mol) e por
:
Para converter em k
Passo 3
Alumínio:
,
,
.
Passo 4
Cobre:
,
,
.
Passo 5
Zinco:
,
,
.
Resposta
Alumínio:
Cobre:
Zinco:
Cobre:
Zinco: