Uma solução contendo iões cobre (II), Cu^{2+}, é submetida a eletrólise para deposição de cobre metálico sobre um elétrodo. Deseja-se depositar 1,00 g de cobre em um período de 30,0 minutos. Qual deve ser a corrente elétrica aplicada para realizar essa deposição?

Questão

Uma solução contendo iões cobre (II), Cu^{2+}, é submetida a eletrólise para deposição de cobre metálico sobre um elétrodo. Deseja-se depositar 1,00 g de cobre em um período de 30,0 minutos. Qual deve ser a corrente elétrica aplicada para realizar essa deposição?

Resposta

Para depositar 1,00 g de Cu em 30,0 min, a corrente necessária é aproximadamente 1,69 A.

Explicação

Na deposição eletrolítica do cobre(II):

Semirreação (cátodo): Cu2++2e−→Cu(s)\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu(s)}

Logo, 2 mol de elétrons depositam 1 mol de Cu.

  1. Mols de cobre a depositar Massa molar do cobre: M(Cu)≈63,55 g mol−1M(\mathrm{Cu}) \approx 63{,}55\,\mathrm{g\,mol^{-1}}

n(Cu)=mM=1,0063,55≈1,57×10−2 mol\displaystyle n(\mathrm{Cu}) = \frac{m}{M} = \frac{1{,}00}{63{,}55} \approx 1{,}57\times 10^{-2}\,\mathrm{mol}

  1. Mols de elétrons necessários n(e−)=2 n(Cu)≈2 (1,57×10−2)=3,15×10−2 mol\displaystyle n(e^-) = 2\,n(\mathrm{Cu}) \approx 2\,(1{,}57\times 10^{-2}) = 3{,}15\times 10^{-2}\,\mathrm{mol}

  2. Carga total necessária Constante de Faraday: F≈96485 C mol−1F \approx 96485\,\mathrm{C\,mol^{-1}}

Q=n(e−) F≈(3,15×10−2) (96485)≈3,03×103 C\displaystyle Q = n(e^-)\,F \approx (3{,}15\times 10^{-2})\,(96485) \approx 3{,}03\times 10^{3}\,\mathrm{C}

  1. Corrente (I) Tempo: 30,0 min=1800 s30{,}0\,\mathrm{min} = 1800\,\mathrm{s}

I=Qt=3,03×1031800≈1,69 A\displaystyle I = \frac{Q}{t} = \frac{3{,}03\times 10^{3}}{1800} \approx 1{,}69\,\mathrm{A}

Portanto, deve-se aplicar uma corrente de aproximadamente 1,69 A1{,}69\,\mathrm{A} (assumindo 100% de eficiência de corrente, sem reações paralelas).

Alternativa correta: 1,69 A.

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