Ciências da NaturezaEletroquímica (Pilhas, Baterias e Eletrólise)Difícil

Questão de Eletroquímica (Pilhas, Baterias e Eletrólise) — ENEM

Em uma pesquisa sobre eletrodepositação de metais para a indústria de microeletrônica, técnicos realizam a eletrólise de uma solução de nitrato de prata para depositar prata metálica sobre um substrato. A lei de Faraday afirma que a massa depositada é proporcional à carga elétrica que passa pelo circuito e inversamente proporcional ao número de elétrons envolvidos na semirreação. A semirreação de deposição é Ag⁺ + e⁻ → Ag, em que cada mol de prata requer 1 mol de elétrons. Os técnicos registram que passou uma carga total de 96 500 C pelo circuito (equivalente a 1 faraday, F = 96 500 C/mol e⁻) e que a massa molar da prata é 108 g/mol. Um dos técnicos precisa prever a massa de prata depositada nessa condição, usando a equação m = (M × Q) / (n × F), em que M é a massa molar, Q a carga total, n o número de elétrons por mol de metal e F a constante de Faraday. Com base nesses dados e nessa equação, qual é a massa de prata depositada?
A54 g, pois n = 2 e a carga fornecida é metade do necessário.
B216 g, pois Q é o dobro de 1 F.
C108 g, pois 1 F deposita exatamente 1 mol de Ag.
D10,8 g, pois a equação divide M por 10.
E96,5 g, pois a massa é igual ao valor numérico da carga em coulombs dividido por 1 000.

Gabarito comentado

A lei de Faraday relaciona carga elétrica e massa depositada na eletrólise. Para 1 F de carga e n = 1, deposita-se exatamente 1 mol do metal, cuja massa em gramas é igual à sua massa molar. Esse princípio é fundamental para controlar a espessura de revestimentos metálicos em aplicações industriais de alta precisão.

Resolução passo a passo

Aplicando m = (M × Q) / (n × F) com M = 108 g/mol, Q = 96 500 C, n = 1 (pois Ag⁺ recebe apenas 1 elétron) e F = 96 500 C/mol: m = (108 × 96 500) / (1 × 96 500) = 108 g. Fisicamente, 1 faraday de carga deposita exatamente 1 mol de uma espécie que exige 1 elétron, e 1 mol de Ag pesa 108 g. A opção de 54 g usaria n = 2, adequado para metais divalentes como Cu²⁺, dado que n = 1 para Ag⁺. A opção de 216 g duplicaria a massa sem justificativa, pois Q = 1 F já é o exato. A opção de 10,8 g divide a massa molar por 10 sem base na lei de Faraday. A opção de 96,5 g confunde o valor numérico da constante de Faraday em coulombs com a massa em gramas. Apenas 108 g resulta da aplicação direta e correta da lei.

Quer mais questões de Eletroquímica (Pilhas, Baterias e Eletrólise)?

Monte um simulado focado neste subtema e acompanhe sua evolução.

Fazer simulado de Ciências da NaturezaTodas as áreas