Sabendo que uma indústria de galvanoplastia deseja recobrir uma chapa de aço com uma camada de Ni metálico por um processo de eletrodeposição, responda os itens abaixo:
d) qual o tempo em horas para depositar uma camada de 6 5 mu m em uma placa de 1 m^2 (as duas faces) aplicando-se uma densidade de corrente de 3 5 m A / c m^2 se a eficiência do processo é de 75 %. (1,50)
Dados MM Ni =58,69 g / mol e d=8 , 9 2 g / cm^3.

Passo 1

Vamos lá! A questão nos pede para calcular quanto tempo, em horas, leva para depositar uma camada de 6,5 μm de níquel (Ni) em uma chapa de aço de 1 m² (considerando as duas faces). Para isso, vamos usar conceitos de eletrodeposição e fórmulas químicas que relacionam massa, corrente e tempo. Precisaremos dos dados fornecidos: densidade de corrente, eficiência do processo, massa molar e densidade do Ni.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar a massa de níquel que precisa ser depositada. Sabemos que a massa ( m = densidade times volume ) pode ser calculada pela fórmula:
V = 2 times (1 , m^2) times 6,5 times 10^-6 , m = 13 times 10^-6 , m^3
A densidade do Ni é 1 , m^3 = 10^6 , cm^3 Rightarrow V = 13 times 10^-6 , m^3 times 10^6 , cm^3/m^3 = 13 , cm^3 e a espessura da camada é m = 8,92 , gcm^3 times 13 , cm^3 = 115,96 , g . Como a área é e são duas faces, o volume total ( ) será:
Convertendo para cm³ (já que a densidade está em g/cm³):
Agora, calculamos a massa:

Passo 3

Vamos usar a Lei de Faraday, que relaciona a massa depositada ( m = M times I times t times etan times F ), a corrente elétrica ( I = J times A ), o tempo ( I = 35 times 10^-3 , Acm^2 times 10^4 , cm^2 = 350 , A ), a eficiência ( ), a massa molar ( ) e a constante de Faraday ( ):
Onde:
  • (número de elétrons para o Ni²⁺)
Primeiro, precisamos encontrar a corrente total ( ). Sabemos a densidade de corrente ( ) e a área ( ):
Convertendo as unidades:
Então,

Passo 4

Agora, substituímos os valores na equação de Faraday para resolver t = m times n times FM times I times eta :
t = 115,96 , g times 2 times 96485 , C/mol58,69 , g/mol times 350 , A times 0,75
Substituindo:
115,96 times 2 times 96485 = 22.367.581,2 , C
Calculando o numerador:
58,69 times 350 times 0,75 = 15.417,3 , C/s
Calculando o denominador:
t = 22.367.581,215.417,3 approx 1.450 , segundos
Portanto,
t = 1.4503600 approx 0,403 , horas
Convertendo para horas:

Resposta

O tempo necessário para depositar a camada de 6,5 μm de níquel na chapa de aço é de aproximadamente 0,403 horas.

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