Whatsapp icon Whatsapp

Leis da eletrólise

Michael Faraday é o criador das leis para a eletrólise
Michael Faraday é o criador das leis para a eletrólise

A eletrólise é um processo estudado em Eletroquímica em que a energia elétrica é transformada em energia química. Esse processo não é espontâneo e se inicia quando se faz uma corrente elétrica passar por um líquido que fica num recipiente denominado de cuba eletrolítica, dando origem a reações químicas de oxirredução, com transferência de elétrons.

Existe a eletrólise ígnea, em que a substância líquida está fundida, sem a presença de água, e a eletrólise em meio aquoso, em que uma substância é dissolvida em água, formando uma solução eletrolítica (com íons livres que conduzem eletricidade).

Atualmente, a eletrólise é amplamente empregada em indústrias químicas, em processos de eletrodeposição metálica para proteção contra corrosão (galvanoplastia), na purificação de metais, como o cobre, na produção de elementos isolados e de substâncias simples que não existem na natureza, entre outros.

Isso requer cálculos precisos para que os engenheiros possam avaliar quanto é o rendimento da produção, quanto de matéria-prima será necessário utilizar, qual será o tempo de duração do processo e qual será a corrente elétrica que será aplicada.

O físico-químico inglês Michael Faraday (1791-1867) estudou a eletrólise e criou duas leis que permitem relacionar os aspectos quantitativos desse processo e determinar os aspectos mencionados no parágrafo anterior.

A sua primeira lei dizia o seguinte:

“A massa de uma substância formada ou transformada por eletrólise é diretamente proporcional à quantidade de carga elétrica que atravessa o sistema de um eletrodo a outro.”

Isso significa que se a carga elétrica do sistema for dobrada, a massa da substância irá dobrar também. Do contrário, se a carga elétrica do sistema for diminuída pela metade, a massa da substância produzida também será a metade, e assim por diante.

A carga elétrica é simbolizada pela letra Q e pode ser calculada pela multiplicação da intensidade de corrente elétrica aplicada (i) pelo tempo (t):

Q = i . t

Tanto a intensidade da corrente elétrica quanto o tempo podem ser medidos experimentalmente por meio de um amperímetro e com um cronômetro, respectivamente.

A unidade de i é ampère (A) e de t são segundos (s). Portanto, a unidade de Q será A . s, que é o mesmo que coulomb (C).

Q = i . t
 Q = ampère . segundo     
ampère . segundo = coulomb
Q = C

A segunda lei de Faraday permite determinar a quantidade de matéria (mol) de elétrons que participa da eletrólise e a massa da substância que foi formada ou transformada durante esse processo.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Na realidade, até a época de Faraday, as partículas subatômicas, tais como os elétrons, ainda não haviam sido descobertas, e ele também não sabia sobre a grandeza “mol”. Faraday usou outros conceitos para expressar a sua Lei. Porém, estes estão em desuso atualmente e usaremos conceitos adaptados que, em síntese, são a mesma coisa.

A carga do elétron foi descoberta em 1909, por Robert Andrews Millikan (1868-1953) – figura abaixo –, sendo igual a 1,6 . 10-19 C. O número de Avogadro diz que 1 mol contém 6,02 . 1023 elétrons. Assim, para descobrir a quantidade de carga elétrica que tem em 1 mol de substância, basta multiplicar esses valores:

(1,6 . 10-19) . (6,02 . 1023) = 9,65 . 104 C

Robert Andrews Millikan (1868-1953)
Robert Andrews Millikan (1868-1953)

Esse valor (9,65 . 104 C) ficou conhecido como constante de Faraday e simbolizado pela letra F, em homenagem ao trabalho desse cientista.

Portanto, se quisermos descobrir a massa de substância obtida ou transformada na eletrólise, basta relacionar os coeficientes das semirreações anódica e catódica, devidamente balanceadas, com a massa molar e a constante de Faraday. Veja um exemplo:

Exemplo: “Numa pilha de flash antiga, o eletrólito estava contido numa lata de zinco que funcionava como um dos eletrodos. Que massa de zinco metálico (Zn) foi oxidada a cátion zinco (Zn2+) durante a descarga desse tipo de pilha, por um período de 30 minutos, envolvendo uma corrente elétrica de 5,36 . 10-1 A? (Dado: Massa molar do zinco = 65 g/mol).”

Resolução:

Dados:
i = 5,36 . 10-1 A;
t = 30 s;
MM (Zn) = 65 g/mol.

* Primeiro descobrimos o valor da carga elétrica, Q, nesse sistema:

Q = i . t
 Q = (5,36 . 10-1 A) . (30 s)
Q = 965 C

* Agora relacionamos esse valor com a semirreação de oxidação do zinco:

Zn → Zn2+ + 2e-
 ↓                  ↓
1 mol          2 mol de e-

65 g -------- 2 (9,65 . 104 C)
   m --------- 965 C
m = __(65 g) . (965 C)__
          2 (9,65 . 104 C)
m = 3,25 . 10-1 g de Zn

Publicado por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
Assista às nossas videoaulas

Artigos Relacionados

As pilhas e baterias, sem as quais não conseguimos viver, são resultantes dos estudos da Eletroquímica
Eletroquímica
Introdução ao estudo da Eletroquímica — um ramo da Química que estuda os processos que ocorrem nas pilhas e na eletrólise.
Já imaginou que o sal de cozinha (cloreto de sódio) poderia originar o sódio metálico, que é tão reativo que chega a explodir em contato com a água?
Eletrólise do Cloreto de Sódio
Entenda como ocorre a eletrólise do cloreto de sódio (ígnea e em meio aquoso), quais são as reações envolvidas e os produtos obtidos.
A pilha de Daniell (figura acima) funcionava porque a reação de oxirredução em que o zinco doa elétrons para o cobre é espontânea
Espontaneidade das reações
Aprenda a determinar a espontaneidade das reações de oxirredução, qual é o cátodo, qual é o ânodo e qual será a diferença de potencial de uma pilha.
A pilha de lítio é usada em marca-passos implatados no interior da caixa torácica do paciente para controlar as batidas do coração por meio de impulso
Pilhas e Baterias de Lítio
Veja nesse texto a diferença entre as pilhas e as baterias de lítio, além de suas voltagens, durabilidade, esquemas de funcionamento e aplicações.
video icon
Português
Marquês de Pombal
Nesta videoaula, você conhecerá melhor o Marquês de Pombal, a figura que se tornou um marco na história de Portugal e, consequentemente, na história do Brasil. A aula discutirá o despotismo esclarecido em Portugal, o tempo de Pombal e suas reformas.

Outras matérias

Biologia
Matemática
Geografia
Física
Vídeos
video icon
Sigmund Freud
Filosofia
Sigmund Freud
Nessa videoaula você conhecerá mais sobre a vida e estudos do "pai" da psicanálise.
video icon
Thumb Brasil Escola
Literatura
Realismo fantástico
Trazemos uma análise sobre realismo fantástico. Assista já!
video icon
Thumb Brasil Escola
Química
Funções orgânicas
Tire um tempo para entender melhor o que são as amidas