25.28b A sobretensāo para desprendimento de hidrogènio sobre o cádmio é de cerca de 1 V em densidades de corrente de
. Por que o cádmio pode ser depositado a partir de soluçāo aquosa de sulfato de cádmio?
Passo 1
O enunciado pergunta por que conseguimos depositar cádmio a partir de uma solução aquosa de sulfato de cádmio, mesmo sabendo que termodinamicamente a evolução de hidrogênio (potencial padrão
) é mais fácil que a redução de
(potencial padrão
). Para resolver, vamos usar conceitos de potencial de eletrodo, Nernst e, principalmente, sobrepotencial de evolução de hidrogênio sobre o metal cádmio.
Passo 2
Escrevemos as duas semirreações e seus potenciais padrão:
Termodinamicamente, como
, a reação de evolução de
seria preferida.
Passo 3
No entanto, além do potencial termodinâmico, a velocidade de cada reação depende da cinética de transferência de carga. No eletrodo de cádmio a reação de evolução de hidrogênio sofre uma sobretensão
alta, ou seja, para atingir uma corrente significativa de
é preciso aplicar um potencial muito mais negativo que
. O enunciado informa que em densidade de corrente de
a sobretensão é cerca de
.
Passo 4
Isso significa que, apesar de termodinamicamente o hidrogênio ser reduzido a
, na prática só começa a evoluir em cadmio quando o eletrodo atinge aproximadamente
Por outro lado, para reduzir
bastaria ir até perto de
(ajustado pela atividade na Nernst). Logo, existe uma janela de potencial entre
e
onde a redução de
ocorre rapidamente, mas a evolução de hidrogênio ainda não se dá.
Passo 5
Na prática, ajusta-se o potencial do cátodo nessa faixa intermediária:
- É negativo o suficiente para reduzir
e depositar cádmio. - Mas não é suficientemente negativo para superar a elevada sobrepotência de
e gerar .
Resposta
Como a evolução de hidrogênio sobre o cádmio apresenta uma sobrepotência de cerca de
, consegue-se aplicar um potencial moderadamente negativo que reduz
antes de iniciar a liberação de
, permitindo assim a deposição do cádmio a partir da solução aquosa de sulfato de cádmio.