Planejativo

Estequiometria da eletrólise

Entalpia

Lei de Hess

Entalpia de Ligação

Soluções: classificação e solubilidade

Unidades de concentração

Diluição de soluções

Mistura de soluções

Cinética química: Visão geral

Cinética química: Velocidade média e Lei da velocidade

Noções e cálculos de equilíbrio químico

Deslocamento de equilíbrio

Equilíbrio iônico da água, pH e pOH

Hidrólise de sais

Equilíbrio iônico e Produto de Solubilidade (Kps)

Soluções tampão e Titulação

Número de oxidação (NOX)

Reações e Balanceamento por oxirredução

Pilhas

Eletrólise ígnea

Eletrólise aquosa

Eletrólise com eletrodos reativos

Propriedades coligativas

Coloides

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

Além dos processos que já vimos sobre eletrólises, também há a parte estequiométrica, que iremos ver agora

A estequiometria da eletrólise é um conceito importante no campo da química e da física, que permite entender as proporções entre as quantidades de substâncias envolvidas em uma reação eletroquímica. A eletrólise é um processo em que uma corrente elétrica é aplicada a uma solução ou a um composto fundido para promover uma reação química não espontânea. Esse processo tem diversas aplicações na indústria, como na obtenção de metais puros, na produção de compostos químicos e no tratamento de efluentes.

Para tornar o conceito de estequiometria da eletrólise mais didático, vamos começar entendendo alguns termos e conceitos fundamentais:

A estequiometria da eletrólise está relacionada à quantidade de substância que é depositada ou consumida nos eletrodos durante a passagem de corrente elétrica. Essas quantidades são proporcionais à carga elétrica que atravessa a célula eletrolítica e podem ser calculadas com base nas leis de Faraday da eletrólise.

As leis de Faraday da eletrólise estabelecem que:

A compreensão da estequiometria da eletrólise é relevante não apenas para a teoria química, mas também para diversas aplicações práticas e industriais. Ela permite otimizar processos eletroquímicos, controlar a quantidade de produto obtido e reduzir o consumo de energia elétrica, resultando em processos mais eficientes e sustentáveis.

A eletrólise é um processo em que uma corrente elétrica é aplicada para promover reações químicas não espontâneas. Os cálculos relacionados à eletrólise são fundamentais para entender e quantificar aspectos importantes desse fenômeno. Vejamos alguns deles:

O cálculo da massa do metal a ser depositada em um processo de eletrólise é um aspecto importante para determinar a eficiência do processo e ajustar as condições de operação. Para realizar esse cálculo, é necessário conhecer as leis de Faraday da eletrólise e a estequiometria da reação eletroquímica envolvida.

A quantidade de substância depositada (massa) é diretamente proporcional à quantidade de carga elétrica que passa pela célula eletrolítica e inversamente proporcional ao equivalente eletroquímico da substância.

A fórmula geral para calcular a massa do metal depositada é:

Suponha que deseja-se calcular a massa de cobre depositada no cátodo de uma célula eletrolítica quando uma corrente de 2 A é aplicada por 3 horas. A massa molar do cobre é 63,5 g/mol, e a valência do cobre é +2.

Assim, aproximadamente 705 g de cobre serão depositados no cátodo durante o processo de eletrólise sob essas condições.

Caso 2: Tempo de ocorrência do processo.

O segundo caso é o cálculo do tempo de ocorrência do processo de eletrólise. Esse cálculo é importante para otimizar e controlar o processo eletroquímico, especialmente quando se deseja depositar uma determinada quantidade de metal nos eletrodos. A fórmula para calcular o tempo necessário para a eletrólise pode ser derivada da equação apresentada anteriormente:

Suponha que se deseje depositar 200 g de prata (Ag) no cátodo de uma célula eletrolítica, aplicando uma corrente de 5 A. A massa molar da prata é 107,87 g/mol, e a valência da prata é +1.

Para a prata, z = 1 e n = 1, já que um elétron é transferido por íon de prata na reação.

t = (m × z × F) / (I × M × n) t = (200 g × 1 × 96.485 C/mol) / (5 A × 107,87 g/mol × 1) t = (19.297 C) / (539,35 C/mol) t ≈ 35.775 s

t = 35.775 s / 3600 s/hora ≈ 9,94 horas

Assim, aproximadamente 9,94 horas serão necessárias para depositar 200 g de prata no cátodo durante o processo de eletrólise sob essas condições.

Caso 3: quantidade de matéria (número de mols) de elétrons envolvidos no processo de eletrólise

O terceiro caso é o cálculo da quantidade de matéria (número de mols) de elétrons envolvidos no processo de eletrólise. Esse cálculo é útil para entender a quantidade de elétrons que foram transferidos durante a reação eletroquímica. A fórmula para calcular o número de mols de elétrons pode ser derivada da equação apresentada anteriormente:

Suponha que se deseje determinar a quantidade de matéria (número de mols) de elétrons transferidos durante um processo de eletrólise de níquel (Ni) com uma corrente de 3 A aplicada por 1 hora. A valência do níquel é +2.

n = (I × t × z) / F n = (3 A × 3600 s × 2) / 96.485 C/mol n ≈ 224,4 mols

Assim, aproximadamente 224,4 mols de elétrons são transferidos durante o processo de eletrólise de níquel sob essas condições. Essa informação pode ser útil para entender a quantidade de níquel depositado e a eficiência do processo eletroquímico.

Outros casos específicos relacionados à eletrólise podem ser resolvidos ajustando a fórmula inicial apresentada anteriormente, considerando as variáveis relevantes para cada situação. Essas adaptações permitem calcular outros parâmetros, como a massa de substâncias produzidas, o pH da solução após a eletrólise, o volume de gás gerado e outros aspectos do processo eletroquímico. Ao entender e aplicar essas fórmulas, é possível obter informações valiosas sobre a eletrólise e otimizar as condições do processo para atender a requisitos específicos.