Uma solução de sulfato de zinco foi eletrolisada por 30,0 min a uma corrente constante de 0,750 A usando-se eletrodos de platina. Neste tempo, 0,393 g de zinco metálico foi depositado sobre o catodo, no qual também foi observado desprendimento de hidrogênio gasoso. Considerando que o objetivo da eletrólise era a eletrodeposição de um filme de zinco no catodo, qual foi o rendimento deste processo?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me mandou um exercício sobre eletrólise, especificamente sobre a eletrodeposição de zinco em uma solução de sulfato de zinco. A gente vai precisar usar a Lei de Faraday para calcular o rendimento desse processo. Basicamente, queremos descobrir quão eficiente foi a deposição de zinco no cátodo comparando o que foi realmente depositado com o que teoricamente poderia ser depositado usando a corrente aplicada.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de carga elétrica que passou pelo sistema durante a eletrólise. A carga elétrica (
) é igual à corrente (
) multiplicada pelo tempo (
).
A corrente fornecida foi de 0,750 A e o tempo foi de 30,0 minutos. Mas precisamos converter os minutos para segundos para usar na fórmula.
Então,
Passo 3
Agora, vamos usar a Lei de Faraday para encontrar a quantidade teórica de zinco que poderia ser depositada com essa carga. A fórmula é:
Onde:
-
é a massa de zinco depositada. -
é a carga elétrica (1350 C). -
é a massa molar do zinco (65,38 g/mol). -
é o número de elétrons transferidos por átomo de zinco na reação de deposição. Para o zinco, porque cada átomo de Zn perde dois elétrons. -
é a constante de Faraday ( ).
Substituindo os valores:
Passo 4
Vamos calcular isso:
Então, teoricamente, com essa carga, poderíamos depositar cerca de 0,457 g de zinco.
Passo 5
Agora, sabemos que na prática foram depositados apenas 0,393 g de zinco. Para encontrar o rendimento (
), usamos a fórmula:
Substituindo:
Resposta
O rendimento do processo de eletrodeposição de zinco foi de aproximadamente 86,0%.