Os cálculos em Eletrólise sempre foram um ponto de muita dificuldade para diversos estudantes do Ensino Médio. Para facilitar a vida dos estudantes nesse assunto, elaboramos algumas dicas!
As dicas que serão apresentadas não levam em consideração se a eletrólise é ígnea (quando o material está fundido) ou aquosa (quando o material está dissolvido em água), mas, de forma geral, voltam-se para:
- Determinação da carga necessária para a realização da eletrólise;
- O cálculo da massa do metal que se deposita durante o processo;
- A determinação do NOX do metal que está participando da eletrólise.
1ª Dica: Fórmulas matemáticas mais utilizadas
As fórmulas mais utilizadas nos cálculos envolvendo eletrólise são:
Para cálculo da carga utilizada:
Q = i.t
Q = carga
i = corrente
t = tempo
Para o cálculo do equivalente-grama do metal utilizado, temos:
E = M
k
E = equivalente-grama
M = massa molecular (M)
k = Número de elétrons envolvidos (NOX)
m = Q.E
96500
m = massa depositada na eletrólise
OBS.: 1 Faraday é igual a 96500 C, logo:
m = Q.E
F
F = Faraday
Substituindo na fórmula do equivalente-grama:
m = i.t.E
96500
OBS.: Fórmula para quando temos uma eletrólise em série:
m1 = m2 = m3
E1 E2 E3
Os índices 1, 2 e 3 representam cada um dos metais que estão sendo depositados durante a eletrólise.
2ª Dica: Carga necessária para eletrólise que envolve o mol de átomos
Acontece quando o exercício fornece apenas o número de mol depositado e questiona a carga necessária para essa deposição;
Não é necessário o uso de fórmula, basta utilizar regra de três simples para encontrar o número de mol de elétrons e, depois, a carga relacionada com o número de mol de elétrons encontrado.
OBS.: 1 faraday sempre está para 1 mol de elétrons.
Veja um exemplo:
Exemplo: (UFAL) Qual a carga elétrica necessária para que, na eletrólise de uma solução de sulfato de cobre I (Cu2SO4), depositem-se 2 mol de átomos de cobre: Dado: 1 faraday corresponde à quantidade de carga elétrica de 1 mol de elétrons.
1º) Encontrando o número de mol de elétrons:
Como a carga do cobre é +1 (como indicado no nome) e na fórmula temos dois átomos, logo, 1 mol de átomos de cobre está para 2 mol de elétrons.
1 mol de átomos de cobre → 2 mol de elétrons
2 mol de átomos de cobre → x
1.x = 2.2
x = 4 mol de elétrons
2º) Encontrando a carga:
1 faraday → 1 mol de elétron
y → 4 mol de elétron
1.y =1.4
y = 4 faraday
3ª Dica: Encontrar a massa depositada a partir do tempo e corrente elétrica
- Acontece quando o exercício fornece o tempo e a corrente elétrica que foram utilizadas na eletrólise;
- O tempo deve ser utilizado sempre em segundos;
- Sempre é importante determinar o equivalente-grama do metal.
Exemplo: (UFPB) Qual a massa de metal depositada quando uma corrente de 10 A atravessa uma AgNO3 durante 16 minutos e 5 segundos? (MA do Ag = 108 g/mol)
1º) Determinar o equivalente-grama dividindo a massa molar do ferro pela sua carga +1, que é sempre fixa.
E = M
k
E = 108
1
E = 108
2º) Passar o tempo para segundos (basta multiplicar por 60):
t = 16.60 +5
t = 960 + 5
t = 965 s
3º) Utilizar o equivalente-grama, a corrente e o tempo na expressão:
m = i.t.E
96500
m = 10.965.108
96500
m = 1042200
96500
m = 10,8 g
4ª Dica: Cálculo da massa depositada a partir de fórmula da substância e carga utilizada
- Acontece quando o exercício fornece a fórmula da substância e a carga que foi utilizada;
- Por meio da fórmula da substância, encontramos o NOX do metal utilizado (k);
- Se a carga for dada em Faraday, utilizamos a expressão:
m = Q.E
F
OBS.: Lembrando que o F é sempre 1.
Exemplo: (UFRGS-RS) Qual é a massa de ferro depositada no cátodo de uma célula eletrolítica contendo solução aquosa de FeCl3 quando através dela passa carga de 0,1 faraday? Dado: Fe = 55,8
1º) Determinar o NOX do metal
Como temos um composto iônico, a quantidade de Fe, que é 1, e de Cl, que é 3, na fórmula provém do cruzamento de suas cargas. Assim, o NOX (k) do Fe é +3.
2º) Utilizar a carga (Q) em Faraday (0,1), a massa molar do ferro (M) e o k na fórmula:
m = Q.E
F
m = Q.M
F.k
m = 0,1.55,8
1.3
m = 5,58
3
m = 1,86 g
5ª Dica: Cálculo do NOX a partir da massa depositada de um metal
Acontece quando o exercício fornece a massa do metal que foi depositada durante a eletrólise e a carga utilizada durante o processo.
Exemplo: (ITA-SP) A deposição eletrolítica de 2,975g de um metal de massa atômica 119 requer 9650 C. Qual é o NOX desse metal?
1º) Como o exercício fornece a massa, a carga e a massa atômica, basta utilizar a seguinte expressão:
m = Q.E
96500
OBS.: como E é o M sobre o k, temos:
m = Q.M
96500.k
2,975 = 9650.119
96500.k
2,975.96500.k = 9650.119
287087,5.k = 1148350
k = 1148350
287087,5
k = 4
6ª Dica: Cálculo da massa depositada em uma eletrólise em série a partir da corrente e do tempo.
- Acontece quando o exercício fornece a corrente e o tempo e informa que a eletrólise aconteceu em pelo menos duas cubas ligadas em série;
- Inicialmente é interessante determinar o equivalente-grama de cada um dos metais envolvidos no processo e, em seguida, escolher um deles e determinar sua massa pela fórmula:
m = i.t.E
96500
- Por fim, utilizamos a expressão de cálculo em eletrólise em série para determinar a massa de qualquer outro metal:
m1 = m2 = m3
E1 E2 E3
Exemplo: (Unimontes) Calcule as massas dos metais depositados em 3 cubas eletrolíticas, ligadas em série, submetidas a uma corrente de 4 A durante 40 minutos e 12 segundos conforme o esquema. Dados: Cu = 63,5 u; Ag = 108 u.; Fe = 56 u.
.jpg "Eletrolise em série")
1º) Determinar o equivalente-grama de cada metal dividindo sua massa molar pela sua carga
- Para o Cobre
ECu = MCu
kCu
ECu = 63,5
2
ECu = 31,75
- Para a Prata
EAg = MAg
kAg
EAg = 108
1
EAg = 108
- Para o Ferro
EFe = MFe
kFe
EFe = 55,8
3
EFe = 18,67
2º) Transformar o tempo de minutos para segundos
t = 40.60 + 12
t = 2400 + 12
t = 2412s
3º) Determinar a massa do cobre, da prata e do ferro utilizando seu equivalente-grama, o tempo e a corrente:
Para o Cobre:
mCu = i.t.E
96500
mCu = 4.2412.31,75
96500
mCu = 306324
96500
mCu = 3,17g
Para a Prata:
mCu = mAg
Ecu EAg
3,17 = mAg
31,75 108
31,75.mAg = 3,17.108
31,75.mAg = 342,36
mAg = 342,36
31,75
mAg = 10,78g
Para o Ferro:
mCu = mFe
Ecu EFe
3,17 = mFe
31,75 18,67
31,75.mFe = 3,17. 18,67
31,75.mFe = 59,1839
mFe = 59,1839
31,75
mFe = 1,86 g
Aproveite para conferir nossa videoaula relacionada ao assunto:
