Eletrólise quantitativa

RKA9MB - Ainda temos aqui aquela célula eletrolítica de que falamos no vídeo anterior. Então, lembre-se: uma célula eletrolítica usa uma corrente para produzir uma reação redox não espontânea. Então, precisamos de uma fonte de tensão externa para isso. E [é] por isso que temos aqui a nossa bateria. Sabemos que elétrons vêm do terminal negativo da bateria e, nesse caso, eles são forçados sobre o eletrodo de zinco. Sabemos, também, que há íons de zinco 2+ em solução. Por isso, se o zinco 2+ ganha 2 elétrons, o zinco 2+ é reduzido para o zinco sólido. Então, com isso, vamos formar aqui zinco sólido no nosso eletrodo de zinco. Então, vamos formar sólidos de zinco aqui. No nosso outro eletrodo, a bateria puxa elétrons do cobre; com isso, o cobre sólido é oxidado, e, por isso, ele perde 2 elétrons para formar cobre 2+ . Dessa forma, o eletrodo de cobre perde massa ao longo do tempo. Então, vamos ver aqui um problema quantitativo para entender isso? Se uma corrente de 5 amperes é aplicada sobre uma célula eletrolítica, quanto de zinco, em gramas, é depositado no eletrodo de zinco depois de 1 hora? Bem, esse é um problema de eletrólise, e nós temos que descobrir quanto foi formado de zinco em nosso eletrodo de zinco. Então, a primeira coisa que precisamos fazer é pensar na definição de corrente. Bem, lembrando da física, a intensidade da corrente elétrica é igual à razão entre a carga elétrica "Q" sobre um determinado intervalo de tempo. Já vimos em vídeos anteriores que a unidade de medida da carga é o coulomb; e o tempo tem que estar em segundo. Assim, temos que a unidade de medida da intensidade da corrente elétrica é o coulomb por segundo ou, simplesmente, ampere. Então, vamos substituir nessa expressão os valores que o problema nos forneceu, ok? Temos aqui 5 amperes de corrente. Nós não sabemos a carga, mas sabemos o tempo. Então, quanto tempo temos aqui? É 1 hora, mas precisamos converter 1 hora para segundos, certo? Então, quantos segundos tem 1 hora? A gente sabe que 1 hora tem 60 minutos e cada minuto tem 60 segundos. Assim, basta eu multiplicar 60 com 60 que isso vai dar o número de segundos que tem 1 hora. E 60 vezes 60 é igual a 3.600. Ou seja, temos 3.600 segundos em 1 hora. Agora, podemos resolver e determinar o valor da carga. Resolvendo aqui então para a carga "Q", temos que "Q" é igual a 5 vezes 3.600, que é igual a 18.000. Então, depois de 1 hora, temos um total de 18.000 coulomb. Agora que já temos a carga, nós podemos descobrir com quantos mols de elétrons estamos lidando aqui; e isso através da constante de Faraday. Então, vamos relembrar: a constante de Faraday diz que 1 mol de elétrons tem uma carga igual a 96.500 coulomb. Então, se temos 18.000 coulomb, e nós estamos tentando encontrar a quantidade de mols de elétrons, basta dividir a carga pela constante de Faraday. Ou seja, 18.000 dividido por 96.500 (que é a constante de Faraday, ou seja, a carga de 1 mol de elétrons). Aqui, podemos anular coulomb com coulomb e ficar apenas com os mols de elétrons. Então, vamos fazer isso aqui na calculadora: 18.000 dividido por 96.500. E isso é igual a 0,19, ou seja, temos aqui 0,19 mol de elétrons. Então, 0,19 mol de elétrons foram forçados contra a nossa célula eletrolítica devido à bateria. Assim, na próxima etapa, precisamos relacionar os mols de elétrons com os mols de zinco que são formados, e a gente pode fazer isso através da semirreação de redução. Zinco 2+ mais 2 elétrons formam o zinco sólido. Então, vamos escrever a nossa semirreação de redução aqui. Então, nós sabemos que o íon de zinco 2+ se reduz para formar o zinco sólido. Então, vamos desenvolver essas razões molares aqui? A gente tem que 2 mols de elétrons são necessários para reduzir 1 mol de íon de zinco 2+. E, com isso, formar 1 mol de zinco sólido. Então, agora, já temos essa relação. Tudo bem. Sabemos, então, que a proporção molar de elétrons para mols de zinco sólido é igual a 2 para 1, ou seja, para cada 1 mol de zinco sólido que é produzido, temos 2 elétrons. Então, vamos escrever essa proporção e descobrir quantos mols de zinco foram produzidos. Vamos colocar elétrons sobre o zinco sólido. Temos uma razão molar de 2 para 1. Do lado direito dessa igualdade, temos 0,19 mol de elétrons sobre "x", sendo que "x" representa os mols de zinco sólido, nesse caso, que foram produzidos. Tudo bem. Então, vamos resolver isso aqui então. Temos que "2x" é igual a 0,19. Dividindo ambos os lados por 2, temos apenas o "x" do lado esquerdo, e do lado direito temos 0,19 dividido por 2, e isso é igual a 0,095; ou seja, "x" é igual a 0,095 e "x" representa o número de mols de zinco que são produzidos em nossa reação. Então, só para fixar: temos 1 mol de zinco produzido para cada 2 elétrons depositados. Por isso, se você tiver 0,19 mol de elétrons, metade disso vai ser o que vai ser formado de zinco, ou seja, 0,095 mol. Agora, a pergunta foi a seguinte: qual foi a massa de zinco em gramas que foi produzida nesse processo? Para transformar mols em gramas é muito tranquilo, basta eu multiplicar o número de mols pela massa molar do zinco. Então, temos que multiplicar o 0,095 mol com o 65,39 gramas por mol. Cancelamos os mols aqui dessa expressão, e ficamos apenas com a unidade grama. Então, vamos fazer essa continha aqui. Temos 0,095 vezes 65,39. Então, isso é igual a 6,2. Então, essa é a resposta final. Existem outras maneiras de pensar sobre esses tipos de problemas, mas eu prefiro pensar em tudo passo a passo e, logicamente, a resposta sai ao final do processo. Você também pode pensar apenas em termos de unidades, e fazer tudo isso através de uma matemática simples, e que também seria uma outra forma de resolver esse problema. Portanto, essa aqui que eu apresentei para você é apenas uma maneira que eu prefiro para fazer um problema de eletrólise quantitativa, ok?