Laboratório 7

UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA
UNISANTA
Química Geral Experimental II - Laboratório
LABORATÓRIO 7 - ELETRODEPOSIÇÃO DE METAIS
(A) Conceitos
Eletrodeposição de metais é um conjunto de processos que permite, por meio de uma eletrólise, recobrir
objetos, em geral metálicos, com uma camada de um ou mais metais.
Há dois tipos de eletrodeposição :
- Galvanostegia : cuja finalidade principal é a criação de uma película metálica decorativa e resistente a corrosão
recobrindo a peça, a qual é geralmente fabricada com metal de baixo preço.
- Galvanoplastia: é a reprodução eletrolítica de objetos. Este processo exige a preparação prévia de um
negativo, ou seja , um molde que poderá ser feito de cera, plástico , gesso , parafina , etc , ou de metais ou ligas
de fácil fusão.
(B) Preparação das Peças Metálicas
Em qualquer tipo de eletrodeposição a superfície que irá receber o depósito metálico deve ser
convenientemente limpa, removendo-se de sua superfície, impurezas tais como graxas e óxido do próprio metal.
Gorduras de natureza orgânica são removidas por solução alcalina (NaOH). Óleos minerais (não saponificáveis)
são removidos com solventes (hexana, xilol, etc ...). Pode-se também, proceder a um desengraxamento
eletrolítico, isto é, colocar a peça a decapar como cátodo num banho alcalino e fazer passar corrente de alta
amperagem ( 30A).
A camada de óxidos é removida, em geral, por decapagem com soluções diluídas de ácidos. Para as
peças de ferro e aço, utilizam-se soluções de H2SO4 ou HCl, e para as de Cu ou Ag, solução de HNO3. Após
o
banho com ácido, passar as placas por água corrente, esfregá-las com esponja fina de aço com água e sabão,
lavá-las com água corrente e enxugá-las com cuidado.
(C) Algumas receitas de banhos
I - COBREAÇÃO:
Sulfato de cobre
....................
150 g
(temperatura =  25ºC)
Ácido Sulfúrico
....................
50 g
Água
....................
920 cm3
II - NIQUELAÇÃO
Sulfato de níquel
....................
250 g
(temperatura =  30ºC)
Cloreto de níquel
....................
30 g
Ácido bórico
....................
20 g
Água
....................
1000 g
III - CROMAÇÃO
Ácido crômico
....................
250 g
(temperatura =  30ºC)
Ácido Sulfúrico
....................
2, 5 g
Água
1000 g
IV - ZINCAGEM
Sulfato de zinco
....................
350 g
(temperatura =  30ºC)
Cloreto de amônio
...................
30 g
Acetato de sódio
...................
20 g
Glicose
...................
150 g
Água
...................
1000 g
1
Polimento: As peças que saem dos banhos de eletrodeposição devem ser lavadas com água , secas e
polidas com politriz ou manualmente com abrasivo fino ( por exemplo : pasta ZnO com hidróxido de amônio) .
A densidade de corrente é 2A / dm 2 , exceto no caso da cromação onde se deve trabalhar com valores
maiores (10 a 40 A / dm2 ).
Na galvonestegia a peça a ser coberta é o cátodo ( polo negativo ) . O ânodo(polo positivo) é do mesmo
metal que se fará o revestimento .
Especialmente no caso do níquel , os ânodos de níquel puro são introduzidos em sacos ( algodão . nylon
,lona , etc ) , para evitar que partículas do metal passem para a solução .
A - Conceitos: LEIS DE FARADAY
O pioneiro no estudo sobre os aspectos quantitativos da eletrólise foi Michael Faraday, que chegou as
conclusões que se seguem, conhecidas como leis de Faraday.
1 Lei: A massa do elemento liberado em um elétrodo é diretamente proporcional á quantidade de carga (Q) que
atravessa o eletrólito.
m  Q
ou
m  i.t
2 Lei: A massa do elemento liberado em um eletrodo por efeito da eletrólise é proporcional ao equivalente químico
( E ) do elemento.
m  E
B - Estequiometria da Eletrólise
A massa m liberada num eletrodo será :
m=K.E.Q(1)
Constatou -se que quando
ou
m = K.E.i.t (1)
Q = i . t  96500 coulomb (2)
m=E
Portanto substituindo (2) em (1) , resulta : E = K. E. 96500  K = 1 / 96500 (3)
substituindo (3) em (1) resulta (4)
OBS: coulomb = ampére . segundo

m =
E.i.t
96500
 96500 coulomb = 1 Faraday = 1F
Equivalente Eletroquímico ( a em grama / coulomb)
a
Equivalente
Faraday
m=a.i.t
ou ,
a=
E
F
substituindo em
(4) , vem:
Quando i . t = 1 coulomb, tem-se
m=a
,
portanto o equivalente eletroquímico correspondente a massa liberada por 1 coulomb.
C - Revisão de Conceitos
A resistência R de um resistor em dada temperatura é :
- diretamente proporcional ao seu comprimento (L)
- inversamente proporcional a área da seção transversal (A)
- depende do material que o constitui
L
Portanto: R =  .
, onde  (letra grega rô) é uma grandeza que depende do material que constitui o resistor e
A
da temperatura, sendo denominada resistividade ou resistência específica do material.
R. A
=
, portanto: a resistividade de dada substância é a resistência em ohms apresentada por um cubo da
L
mesma, com 1 m de aresta, ou de um cilindro de 1 m2 de seção de 1 m de comprimento.
unidade de  = 1 . m2 / m = 1 . m , usa-se frequentemente, o  . cm e o . mm2 / m.

2
- Lei -se de Ohm: R = V / i ou V = R . i unidades: V (Volt), i (ampere) e R (ohm)
- Potência: P = V . i
unidades:
V (volt), i (ampere) e P (Watt) ..........
1 kw = 103 W
- Energia elétrica em: Watt - hora e em kiloWatt - hora
1 kwh = 1 kw . 1h = 1000w . 3600 s = 3,6 . 106 J
D - Facilidade (Prioridade de Descarga de Íons),sobre eletrodos inertes
I - CÁTIONS :
Consideremos uma cuba eletrolítica contendo solução dos cátions Ag + , Cu++ e Zn++. Fazendo-se circular a
corrente elétrica, nota-se que inicialmente descarregam-se os cátions prata, após o esgotamento dos mesmos,
descarregam-se os cátions cobre e finalmente os cátions zinco. Assim há prioridade de descarga do Ag + sobre o
Cu++, e deste sobre o Zn++. Quanto maior potencial de oxidação de um elemento tanto maior sua tendência em
permanecer na forma iônica, ou seja, tanto menor a tendência em se descarregar.
Desta forma, a fila de prioridade de descarga tem sentido inverso da fila dos potencial de oxidação.
Prioridade de descarga aumenta - potencial de oxidação diminui
Cs - Li - Rb - K - ... - Na - Mg - Al - H - Mn - Zn - Cr - ... - Ni - Sn - ... - Cu - ... - Ag - ... - Au
O hidrogênio é o único elemento que teve sua posição alterada. É gasoso à temperatura ambiente
e apresenta certa “inércia” de descarga.
Quando se realiza a eletrólise de íons em solução aquosa, interessam as posições dos íons H3O1+
1e OH . Por exemplo, considerando-se os íons Ag1+, Ni2+, Cr3+, Al3+ e K1+ em soluções aquosas, tem-se a
sequência de descarga:
1 - Ag1+
2 - Ni2+
3 - Cr3+
4 - H3O1+
Al3+ e K1+
não se descarregam
Numa solução aquosa há cátions H3O1+ e ânions OH1- provenientes da autoionização da água. Os
íons Al3+ e K1+ só se descarregam após o consumo de todos os cátions H 3O1+, isto é, após o esgotamento da água
da solução o que é impossível pois perderiam a mobilidade.
Cátions que precedem o H1+ na fila da prioridade de descarga nunca serão eletrolizados em solução aquosa.
Portanto:
Não ocorre descarga em solução aquosa para cátions
Alcalinos, Alcalinos terrosos e Alumínio
O alumínio, por exemplo, só se descarregaria em eletrólise ignea, processo que, aliás é utilizado
em sua obtenção industrial.
II - ÂNIONS
Consideremos uma solução aquosa dos ânions Br 1-, Cl1- e I1-. Pela passagem da corrente elétrica
descarrega-se inicialmente o ânion I1- e por último do Cl1-.
O Iodo é menos eletronegativo que o Bromo e o Cloro, ou seja, tem menor tendência em
permanecer na forma I- e portanto maior tendência de descarga em relação ao Br 1- e Cl1-. Quanto maior a
eletronegatividade do ânion menor sua tendência de descarga. Assim entre os halogênios a prioridade de
descarga é:
1º ----------------- At12º ----------------- I13º ----------------- Br14º ----------------- Cl15º ----------------- F1- (nunca)
Somente se descarregam a partir de eletrólise e em solução aquosa os ânions que apresentam
prioridade de descarga em relação à oxidrila (OH1-).
3
A prioridade de descarga dos ânions pode ser sintetizada na fila:
Prioridade de descarga aumenta
ânions não oxigenados , HSO41-
e radicais orgânicos
(se descarregam )
ânions oxigenados
OH1-
e F1(não se descarregam )
OBS: Os ânions orgânicos , o F1- e o HSO41- constituem-se em exceções à regra.
Exemplo: Indicar a sequência de descarga dos ânions:
SO42-, NO31-, I1-, Br1- e PO43- em solução aquosa.
1º ---------------- I2º ---------------- Br13º ---------------- OH1SO42 -, NO31- e PO43- ----- “nunca”
A descarga dos ânions oxigenados acima, dar-se-ia teoricamente somente após o esgotamento de
todos OH1- o que equivale a dizer após o consumo de toda a água e portanto não se dá nunca. Todavia, a partir
de eletrólise de seus sais fundidos, os ânions oxigenados podem se descarregar.
E - Equações correspondentes a descarga de Íons sobre eletrodos inertes
I - Descarga elétricas de íons por eletrólise em solução aquosa.
1.Quando o cátion metálico tem prioridade de descarga, da-se eletrodeposição metálica.
Exemplo:
Cu2+ + 2e  Cu
Ag1+ + e  Ag
2. Quando o cátion hidrônio tem prioridade de descarga, via de regra forma-se gás hidrogênio (H2)
2 H3O+ + 2e  2 H3O
2 H3O

2 H2O + H2
-------
2 H3O+ + 2e  2 H2O + H2
3. Quando a hidroxila tem prioridade de descarga, como regra geral, forma-se gás oxigênio (O2).
2 OH-  2 OH + 2e
2 OH  H2O + ½ O2
---
2 OH-  H2O + ½ O2 + 2e
4. Quando um ânion halogênico tem prioridade de decarga, como regra forma-se a molécula do
halogênio que é diatômica. Exemplo:

2 Cl- - 2e  Cl2
2 I- - 2e  I2
5. Quando um ânion caboxílico (R - COO)- se descarrega, obtém-se no ânodo o hidrocarboneto R
- R e dióxido de carbono.
2 (R - COO)- 
2 (R - COO)º  R - R + 2 CO2 +
2e
Este procedimento constitui o método de Kolbe de obtenção de hidrocarbonetos.
4
F - Refino Eletrolítico do Cobre
O cobre obtido nas fundições apresenta de 1% a 5% de impurezas. Isso impede seu uso como
condutor elétrico.
Ele é então purificado por eletrólise atingindo um alto grau de pureza da ordem de 99.95%. Assim
purificado é conhecido no comércio como cobre eletrolítico.
Faz-se a eletrólise de uma solução aquosa de sulfato de cobre, empregando-se como ânodo (polo
+) cobre metalúrgico (impuro) e como cátodo (polo-) uma delgada lâmina de cobre puro.
As impurezas mais nobres que o cobre (Ag, Au, Pt) não se oxidam no ânodo e se depositam
formando a “lama anódica”.
Impurezas menos nobres que o Cu (Ni, Fe, Zn) se oxidam no ânodo, mas não conseguem se
reduzir na cátodo, permanecendo em solução.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS - TP - 7
1) Uma cuba eletrolítica contém solução aquosa de MgSO 4. Qual a intensidade de corrente necessária para
depositar 2,43g de magnésio em 1000 segundos? (Dado PA do Mg = 24,3 e z = 2)
RESP: Não há corrente elétrica que atenda as condições do enunciado ( O Mg não se descarrega a partir de
eletrólise de solução aquosa de seus compostos).
2) Duas cubas eletrolíticas dotadas de eletrodos inertes, ligados em série, contém, respectivamente solução
aquosa de AgNO3 e solução aquosa de KI. Certa quantidade de eletricidade acarreta a deposição de 108g de
prata na primeira cuba. Em relação às quantidades e à natureza das substâncias liberadas, respectivamente, no
cátodo e no ânodo da segunda cuba, pode-se dizer:
Dados PA: H = 1 ; I = 127
RESP: 11,2L (CNTP) H2 e 127g de I2.
3) A carga elétrica do elétron é a ..................................... carga ................................. que se conhece. Todas as
cargas são múltiplas dela. Ela é a unidade natural de ................................. elétrica. Por isso é costume chamá-la
de, átomo de eletricidade.
4) Calcular o comprimento de uma coluna de mercúrio de seção 1 mm 2, cuja resistência seja 1 ohm. Dado  =
94,070 . 10-6  . cm
RESP: 106,3 cm
5) Três cubas eletrolíticas dispostas em série contém respectivamente soluções de iodeto de cádmio, nitrato de
prata e brometo de magnésio, são atravessadas pela corrente de 60A durante 3 h. Sabendo-se que o sistema
opera à 12V, pedem-se:
a) as equações correspondentes as reações de descarga em cada uma das cubas sobre eletrodos inertes;
b) as massas metálicas eletrodepositadas;
c) o volume de cada um dos gases formados nas CNTP;
d) o custo de energia consumida na operação, sabendo-se que o preço do kwh é R$ 1,00.
Dados os PA: Cd = 112,4 Ag = 108; H = 1; O = 16; I = 127; Br = 80
RESP: b) mcd = 37,4g; mAg = 72,5 g; c) Vo2 = 37,5 L (CNTP) e VH2= 75 L (CNTP); d) R$ 2,16.
6) Qual deve ser a relação entre os comprimentos de um fio de alumínio e um fio de prata de mesma seção
transversal para apresentarem a mesma resistência?
R. Dadas as resistividades:
Al = 3,2 . 10-6  . cm
e
Ag = 1,6 . 10-6  . cm
7) Demonstrar que 1 mol de elétrons, libera na eletrólise, em cada eletrodo um equivalente grama da substância.
8) Deseja-se pratear um objeto de área 144 cm 2 cobrindo-o com uma camada de prata de 0,1 mm de espessura.
Utilizando uma corrente de 3,5 ampéres, quanto tempo deve demorar a eletrólise?
Dados: dAg = 10,5 g/cm3
PA da Ag = 108 g/mol; z = 1
9) Para dourar um objeto de superfície 197,0 cm 3 aplica-se a corrente de 19,3A a uma solução de AuCl3 .
Sabendo-se que a espessura do revestimento deve ser de 0,1 mm , qual o tempo de circulação da corrente ?
Dados :
(a) PA: Au = 197 ; Cl = 35,5
(b) dAu = 19,3 g / cm3
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10) Uma cuba eletrolítica contém solução aquosa de MgSO 4. Qual a intensidade de corrente necessária para
depositar 2,43g de magnésio em 1000 segundos? (Dado PA do Mg = 24,3 e z = 2)
RESP: Não há corrente elétrica que atenda as condições do enunciado ( O Mg não se descarrega a partir de
eletrólise de solução aquosa de seus compostos).
11) Três cubas eletrolíticas dispostas em série contém respectivamente soluções de iodeto de cádmio, nitrato de
prata e brometo de magnésio, são atravessadas pela corrente de 60A durante 3 h. Sabendo-se que o sistema
opera à 12V, pedem-se:
a) as equações correspondentes as reações de descarga em cada uma das cubas sobre eletrodos inertes;
b) as massas metálicas eletrodepositadas;
c) o volume de cada um dos gases formados nas CNTP;
d) o custo de energia consumida na operação, sabendo-se que o preço do kwh é R$ 1,00.
Dados: PA: Cd = 112,4 g = 108; H = 1; O = 16; I = 127; Br = 80
RESP: b) mCd = 37,4g; mAg = 72,5; c) Vo2 = 37,5L (CNTP) e VH2 = 75 L (CNTP); d) R$ 2,16.
12) Qual deve ser a relação entre os comprimentos de um fio de alumínio e um fio de prata de mesma seção
transversal para apresentarem a mesma resistência?
Dadas as resistividades:
 Al = 3,2 . 10-6  . cm e  Ag = 1,6 . 10-6  . cm
13) Uma cuba eletrolítica contem solução aquosa de nitrito de sódio . É atravessada pela quantidade de
eletricidade 96500 C . Quais os produtos e respectivas quantidades ( massa ou volume nas CNTP ) liberados em
cada eletrodo ?
14) Mediu-se a 0ºC o comprimento ( L = 119,2 cm ) , a área da seção transversal (0,50 mm 2) e a resistência
elétrica (4,1 ) de um fio de cobre . Qual a resistividade do cobre a 0ºC ?
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