Eletrodeposição de cobre e zinco sobre metal

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Universidade Federal de São Carlos
Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia
Departamento de Quimica
Qúımica Tecnológica Geral
Prática 05
Eletrodeposição de cobre e zinco sobre metal
Prof. Jorge Fernades Nasser Batista
Professor Responsável
Integrantes do Grupo 1
Giovanna Amorim Nascimento RA: 784267
Lucas Cavalcante Costa RA: 800679
Matheus Maschio Pereira RA: 761177
Maynã P. Martins RA: 775707
22 de março de 2022
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1. Objetivo
Esta prática tem como objetivo observar e analizar o processo de Galvanização ou
Eletrodeposição, com o intuito de estudar o processo de deposição de Cobre e Zinco em
uma placa de Latão por meio da reação eletroqúımica bem como a eficiência apresentada.
2. Fluxogramas do Procedimento Experimental:
Prática 05 Eletrodeposição de cobre e zinco sobre metal
4 3. Resultados:
3. Resultados:
Primeira Parte: Eletrodeposição de Cobre
Nessa etapa foi feito o cálculo da eficiência do processo de eletrodeposição de cobre
sobre uma placa de latão e a expessura da camada de cobre que foi eletrodepositada.
−Primeira amostra:
Medidas = 3, 00cm x 1, 20cm, com espessura de 0, 81mm
minicial = 2, 479g
mfinal = 2, 535g
mobtida = 0, 056g (∆m)
t = 15min. ou 900s.
i = 0, 20A.
MMCu = 63, 546g/mol
Temos que a carga elétrica do sistema é dada por:
Q = i(A) ∗ t(s)
Q = 0, 20A ∗ 900s
Q = 180C
Sabemos que a carga de 1 mol de elétrons é de 96500C. Com isso temos:
1 mol Cu2+ → 2 ∗ 96500 C
x mol Cu2+ → 180 C
x = 0, 000932642487 mol Cu2+
Para obter a massa teórica basta multiplicar esse valor pela massa molar do cobre.
mteorica = 0, 00093mol ∗ 63, 546g/mol
mteorica = 0, 05927g
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Com isso podemos calcular a eficiência da eletrodeposição:
E =
mobtida
mteorica
E =
0, 056g
0, 05927g
≈ 0, 94489
E ≈ 94, 49%
Para o calculo da expessura foi utlizada a densidade do Cobre e a área da placa:
A = 2 ∗ [(3, 00 ∗ 1, 20) + (3, 00 ∗ 0, 081) + (1, 2 ∗ 0, 081)]cm2 = 7, 8804cm2
dCu = 8, 96g/cm
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Aamostra1 = 7, 8804cm
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Com a seguinte relação:
V =
m
d
V =
0, 056g
8, 96g/cm3
= 0, 00625cm3
L =
V
A
L =
0, 00625cm3
7, 8804cm2
L ≈ 0, 000793107cm
A expessura da camada de cobre eletrodepositada é de aproximadamente 0, 0079mm.
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6 3. Resultados:
Segunda Parte: Eletrodeposição de Zinco
Nessa etapa foi feito o cálculo da eficiência do processo de eletrodeposição de zinco
sobre uma placa de latão e a expessura da camada de zinco que foi eletrodepositada.
−Segunda amostra:
Medidas = 3, 10cm x 1, 20cm, com espessura de 0, 81mm
minicial = 2, 561g
mfinal = 2, 618g
mobtida = 0, 057g (∆m)
t = 15min. ou 900s.
i = 0, 20A.
MMZn = 65, 38g/mol
Temos que a carga elétrica do sistema é dada por:
Q = i(A) ∗ t(s)
Q = 0, 20A ∗ 900s
Q = 180C
Sabemos que a carga de 1 mol de elétrons é de 96500C. Com isso temos:
1 mol Zn2− → 2 ∗ 96500 C
x mol Zn2− → 180 C
x = 0, 000932642487 mol Zn2−
Para obter a massa teórica basta multiplicar esse valor pela massa molar do zinco.
mteorica = 0, 00093mol ∗ 65, 38g/mol ≈ 0, 060976165 g
Com isso podemos calcular a eficiência da eletrodeposição:
E =
mobtida
mteorica
E =
0, 057g
0, 060976165g
≈ 0, 93479
E ≈ 93, 48%
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Para o calculo da expessura foi utlizada a densidade do Zinco e a área da placa:
A = 2 ∗ [(3, 10 ∗ 1, 20) + (3, 10 ∗ 0, 081) + (1, 2 ∗ 0, 081)]cm2 = 8, 1366cm2
dZn = 7, 14g/cm
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Aamostra2 = 8, 1366cm
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Com a seguinte relação:
V =
m
d
V =
0, 057g
7, 14g/cm3
≈ 0, 0079832cm3
L =
V
A
L =
0, 0079832cm3
8, 1366cm2
L ≈ 0, 000981146cm
A expessura da camada de zinco eletrodepositada é de aproximadamente 0, 0098mm.
Prática 05 Eletrodeposição de cobre e zinco sobre metal
8 4. Discussões:
4. Discussões:
As amostras foram submetidas ao processo de eletrodeposição. A eletrodeposição
é um processo onde cátions metálicos de um eletrólito são depositados na forma de uma
camada fina sobre a superf́ıcie de um objeto metálico que é colocado na posição do cátodo.
Para o processo é necessário montar uma célula eletroĺıtica, em que o metal a ser
revestido, nesse caso o latão, e submerso em uma solução do metal que irá revest́ı-lo,
também chamada de solução eletroĺıtica, no nosso caso esses metais são o cobre e o zinco.
Ao contrário das células voltaicas, que liberam energia ao reagir, as células eletroĺıticas
não reagem de forma espontânea e necessitam da aplicação de uma corrente externa para
que possa ocorrer a eletrodeposição.
Esse processo é amplamente utilizado na indústria com diversas finalidades como
melhorar a resistência a corrosão, condutividade, aumentar a durabilidade e resistência
ou mesmo para fatores estéticos, como por exemplo o ”Banho de ouro”que é aplicado à
bijuterias para que tenham aparência de ouro mas com um custo menor que uma peça
maciça. Ele também pode ser feito com mais de uma variedade de metal sobrepondo
camadas de metais. A espessura da camada a ser depositada no metal depende de vários
fatores como temperatura, corrente, tempo do processo e materiais utilizados. Além disso
a amostra a ser tratada com a eletrodeposição deve passar por um preparo cauteloso
em que ela é lixada e desengraxada para que a deposição da camada de metal seja feita
de forma uniforme e efetiva. Na indústria também é comum tratar a peça que com um
processo qúımico a base de solventes ácidos ou alcalinos que removem todas as impurezas
da superf́ıcie da peça.
Em relação ao experimento feito, foram utilizadas amostras de latão (cátodo) e
banhos de eletrodeposição de cobre e zinco (ânodo). Ao adicionar uma corrente no sistema
os os ı́ons do ânodo são eletrodepositados no cátodo, como o cobre e o zinco estão na
solução eletroĺıtica eles vão reagir e se depositar de forma sólida na placa de latão. A
camada de metal a ser depositada na amostra foi calculada através de uma relação entre
massa, densidade, área e volume que foram medidos previamente.
Já o cálculo da eficiência do processo foi realizado utilizando a lei de Faraday que
relaciona a carga com a corrente e o tempo do processo, com esse valor foi posśıvel calcular
a quantidade em mols de metal que deveria ser depositado, nesse caso a relação entre a
energia do mol do cobre e do elétron era de 2 pra 1, pois o cobre tem carga 2+, a mesma
relação pode ser usada para zinco que tem carga 2-. Com a quantidade de mols pode
se calcular a massa teórica, por fim bastou dividir a massa obtida pela teórica e obter a
eficiência do processo em porcentagem. Como o processo não obteve eficiência de 100%
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podemos concluir que parte da corrente foi desviada para outra parte da reação.
Prática 05 Eletrodeposição de cobre e zinco sobre metal
10 5. Conclusões:
5. Conclusões:
Com base nos conceitos teóricos visto em aulas,foi desesnvolvido esse experimento,
e com o conhecimento adquirido com essa prática,pode se dizer que foi bem desenvolvida,
pondo em prática todos os cuidados posśıveis para evitar erros grosseiros.
Levando em consideração os resultados obtidos, eles comprovam ainda mais que os
erros grosseiros foram minimizados, pois foi obtido uma eficiência de 94,49% e 93,48% de
100% , assim é possivel dizer que parte da corrente foi perdida, porém ainda se tem um
bom resultado de eficiência.
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6. Referências:
[1] LATTMANN, Bruno Henrique; ALVES, Clayton Marcel Prestes. Corrosão:
prinćıpios, análise e soluções. Curitiba: InterSaberes. 2020
[2] LIMA, Ana Luisa Lorenzen. Estudos de Eletroqúımica: reações qúımicas e
energia. Curitiba: InterSaberes, 2020.
[3] Fundamentos da Eletrodeposição Introdução. UFPR.Dispońıvel em: http :
//www.gea.ufpr.br/arquivos/lea/material/Fundamentos%20da%20Eletrodeposicao.pdf
. Acesso em 21 de março de 2022
Prática 05 Eletrodeposição de cobre e zinco sobre metal
	Objetivo
	Fluxogramas do Procedimento Experimental:
	Resultados:
	Discussões:
	Conclusões:
	Referências: