01.Trabalho de ELectrogravimetria QA-II (1)

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Carlos Ahkee Canhore 
Celestina Estevão Laissone 
Daniel Francisco Luís Coel 
Denezimaira Oscar Vasco Tefo 
Hermenegilda João Lúcio Salença 
 
 
Eletrogravimetria 
 
Licenciatura em Ensino de Química com Habilitação em ensino de Biologia 
 
 
 
 
 
Universidade Pungue 
Extensao Tete 
2021 
 
 
 
 
Carlos Ahkee Canhore 
Celestina Estevão Laissone 
Daniel Francisco Luís Coel 
Denezimaira Oscar Vasco Tefo 
Hermenegilda João Lúcio Salença 
 
 
Eletrogravimetria 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Púngue 
Extensão Tete 
2021
O presente trabalho do curso de Licenciatura 
em Ensino de Química, Universidade 
Púnguè-Extensão de Tete, a ser apresentado 
na cadeira de QA-II, como requisito de 
parcial avaliação, sob orientação de docente: 
PhD Ademar Máquina 
 
 
 
Índice 
1. Introdução ................................................................................................................................ 4 
1.1. Objectivos .................................................................................................................... 4 
1.1.1. Geral ..................................................................................................................... 4 
1.1.2. Específicos ............................................................................................................ 4 
2. Eletrogravimetria ..................................................................................................................... 5 
2.1. Conceito ....................................................................................................................... 5 
2.2. Métodos da Electrogravimetria .................................................................................... 5 
2.2.1. Eletrogravimetria Sem Controle Do Potencial ..................................................... 5 
2.2.2. Eletrogravimetria De Potencial Controlado ............................................................. 6 
3. Princípio de funcionamento da técnica electrogravimetrica .................................................... 8 
3.1. Definição técnica ......................................................................................................... 8 
3.2. Conceito de electrólise ................................................................................................. 8 
3.2.1. Eléctrodo reversível ou irreversível .......................................................................... 9 
3.2.2. O potencial necessário para a electrólise .................................................................. 9 
3.3. Electrodeposição de Metais ....................................................................................... 13 
4. Conclusão .............................................................................................................................. 14 
5. Referencias Bibliográficas ..................................................................................................... 15 
 
Figura 1-Equipamento usados na eletrogravimetria sem controle do potencial ......................... 6 
Figura 2-Disposição dos circuitos elétricos na eletrogravimetria de potencial controlado ....... .7 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
1. Introdução 
O trabalho de pesquisa a apresentar visa abordar conteúdos estudados na cadeira de Química 
Analítica II, na qual se trata-se no referido trabalho analise instrumental quantitativa. Os 
métodos de Análises Químicas Quantitativa de amostras, tanto desconhecidas como 
conhecidas, que utilizam de métodos electroquímicos são úteis, principalmente, em 
fenómenos macroscópicos que são facilmente visíveis e para isso há o uso de conceitos de 
reacções de oxidação e redução. Com isso, temos que um desses métodos é a 
eletrogravimetria, que é moderadamente sensível e é uma das técnicas mais exactas e precisas 
disponíveis. A deposição electrolítica tem sido empregada por mais de um século na 
determinação gravimétrica de metais, o analito é quantitativamente depositado sobre um 
eléctrodo por meio de uma electrólise. O reservatório electrolítico tem sido utilizado durante 
mais de um século para a determinação gravimétrica de metais. Na maioria das aplicações, o 
metal é depositado sobre um cátodo de platina de peso conhecido e determina-se o aumento 
na massa. Alguns métodos utilizam o depósito anódico, como a determinação de chumbo 
como óxido de chumbo sobre platina e cloreto como cloreto de prata sobre prata. 
Na eletrogravimetria, o objectivo consiste em se determinar a quantidade de analito presente 
por meio da sua conversão electrolítica a um produto que é pesado na forma de um depósito 
sobre um dos eléctrodos, na qual descreve se no trabalho de pesquisa os métodos e o 
princípio de funcionamento da técnica. 
1.1.Objectivos 
1.1.1. Geral 
 Conhecer os métodos da electrogravimétria. 
1.1.2. Específicos 
 Descrever a aplicação dos métodos da electrogravimétria; 
 Descrever os métodos da electrogravimétria; 
 Classificar os métodos de análise quantitativa (métodos da electrogravimétria). 
 
 
5 
 
 
2. Eletrogravimetria 
2.1.Conceito 
De acordo com SKOOG (apud, CHANAVAT, et. al, 2010:3) a Eletrogravimetria é um 
método eletroanalítico quantitativo que difere dos outros métodos pelo fato de que a corrente 
eléctrica não é nula, diferentemente dos métodos potenciométricos nos quais a corrente deve 
ser nula. 
2.2.Métodos da Electrogravimetria 
2.2.1. Eletrogravimetria Sem Controle Do Potencial 
Na eletrogravimetria sem controlo do potencial, como o próprio nome já diz, o potencial da 
célula do experimento não é regulado. Uma das principais características e desvantagem 
dessa técnica é a falta de selectividade. No decorrer do processo pode ocorrer a deposição de 
outro metal da solução simultaneamente à deposição do analito estudado, o que pode intervir 
e tornar menos exacta a massa de analito determinada. Dessa forma a co-deposição de outras 
espécies presentes se inicia antes de o analito ser completamente depositado. Essa co-
deposição é decorrente do grande deslocamento negativo do cátodo. Para resolver esse 
problema, geralmente é utilizado um despolarizador. 
 O despolarizador é uma espécie facilmente reduzida ou oxidada que ajuda a manter o 
potencial do eléctrodo de trabalho em um valor relativamente baixo e constante e previne a 
ocorrência de reacções interferentes sob condições mais redutoras ou oxidantes (SKOOG, 
apud CHANAVAT, et. al, 2010:4). 
- Despolarizador catódico: é reduzido preferencialmente ao solvente, exemplo NO3
-
 em 
meio ácido; 
- Despolarizante anôdico: é oxidado preferencialmente ao solvente, exemplo N2H2 
(hidrazina) e NH2OH (hidroxilamina). 
Outra característica desse método que deve ser ressaltada é a utilização de um sistema de dois 
eléctrodos e a agitação constante que é realizada para garantir um depósito homogéneo e 
aderente. 
6 
 
 
2.2.1.1.Aparelhagem envolvida na técnica 
Na eletrogravimetria sem controle do potencial os instrumentos usados se baseiam em uma 
célula de electrólise adequada e uma bateria de corrente contínua de 6 a 12 V. Geralmente a 
célula é composta por um béquer alto no qual se encontra o cátodo na forma de uma rede de 
platina cilíndrica com diâmetro de 2 ou 3 cm cerca de 6 cm de comprimento e o ânodo dentro 
da rede na forma de uma barra de agitação sólida de platina, sendo que ambos são conectados 
por um circuito externo. 
 Além disso é utilizado um resistor variável para controlar a voltagem aplicada na célula, um 
medidor de tensão e um voltímetro para medir a corrente e a tensão aplicada e um 
potenciômetro para fornecer a corrente de valor necessário. Os equipamentos citados são 
ilustrados pela Figura 1. 
Figura 1-Equipamento usados na eletrogravimetria sem controle do potencial 
 
Fonte: HARRIS, Analise Química Quantitativa, 7ed. 
2.2.2. Eletrogravimetria De Potencial Controlado 
No método potencióstato há um circuitode controle que monitora continuamente a voltagem 
entre o eléctrodo de trabalho e o eléctrodo de referência e a mantém sob um valor controlado. 
O eléctrodo de Trabalho, no qual ocorre a deposição de metal pode ser catódico ou anódico, 
no qual ocorre a formação de depósitos não-metálicos. Essa técnica é útil para a separação e 
determinação de espécies metálicas com potenciais de eléctrodo que diferem por uns poucos 
décimos de um volt. 
7 
 
 
Nesse método é utilizado também um sistema de três eléctrodos, o que evita a co-deposição. 
2.2.2.1.Aparelhagem envolvida na técnica 
Na eletrogravimetria de potencial controlado (que lida com a formação de depósitos de outras 
espécies além do metal analisado) são utilizados sistemas de três eléctrodos (eléctrodo de 
trabalho, contra eléctrodo e eléctrodo de referência) de forma a evitar que a deposição de 
outras espécies presentes aconteça antes da deposição completa do analito. Esses sistemas são 
formados por dois circuitos eléctricos independentes que compartilham apenas o eléctrodo de 
trabalho, sendo que um circuito corresponde ao circuito de electrólise e outro ao circuito de 
controle (que mede a voltagem entre o eléctrodo de trabalho e o eléctrodo de referência e a 
mantém constante). 
O circuito de electrólise é composto pelo contra eléctrodo, por uma fonte, um potenciómetro 
(que garante a variação contínua da tensão entre o eléctrodo de trabalho e o contra eléctrodo) 
e um medidor de corrente. Já o circuito de controlo é composto pelo eléctrodo de referência, 
pelo eléctrodo de trabalho e por um voltímetro digital de alta resistência. Esses circuitos são 
ilustrados pela Figura 2. 
Figura 2-Disposição dos circuitos elétricos na eletrogravimetria de potencial controlado 
 
Fonte: HARRIS, Analise Química Quantitativa, 7ed. 
 
 
 
8 
 
 
3. Princípio de funcionamento da técnica electrogravimetrica 
3.1.Definição técnica 
Transformação de substâncias por um período suficiente para assegurar sua conversão 
quantitativa a um novo estado de oxidação. 
3.2.Conceito de electrólise 
RUSSEL (200:277) a Eletrólise é um processo que envolve reacções de oxidorredução não 
espontâneas em células eletrolíticas, a partir do fornecimento de energia por meio de uma 
bateria. 
A electrólise está presente nas diversas técnicas eletroanalíticas, dentre essas a 
Eletrogravimentria. 
O processo de funcionamento por trás desse método consiste basicamente na determinação da 
massa do analito depositada em um eléctrodo durante um processo conhecido como 
electrodeposição que ocorre devido à semi-reacção de redução inerente ao processo de 
electrólise. 
De forma mais precisa, de acordo com o livro Fundamentos da Química 
Analítica,“Na eletrogravimetria, o objectivo consiste em se determinar a 
quantidade de analito presente por meio da sua conversão electrolítica a um 
produto que é pesado na forma de um depósito sobre um dos 
eléctrodos”.(SKOOG, apud , CHANAVAT, et. al, 2010:3). 
A deposição electrolítica, fenómeno no qual há deposição de metal no eléctrodo, ocorre 
devido à reacção de redução na qual uma espécie química recebe electrões e passa a 
apresentar carga nula, caracterizando um metal na forma sólida. 
Posteriormente, ao final da electrólise, a massa do analito depositada é calculada por meio da 
diferença da massa inicial do eléctrodo e a massa do eléctrodo com a camada depositada de 
metal. Assim, o aumento de massa do eléctrodo corresponde à massa de analito, 
anteriormente presente na solução. Ambas as massas são aferidas por meio da utilização de 
uma balança analítica. 
9 
 
 
 
Como verificar se a electrodeposição foi completada: 
- Desaparecimento de cor; 
- Deposição em uma superfície do eléctrodo recém-exposta ao analito (por exemplo, 15 mim 
de deposição, se observar se houve deposição, se não repetir); 
- Teste qualitativo da presença do analito em solução (remover uma pequena amostra da 
solução para realizar um teste qualitativo para o analito). 
3.2.1. Eléctrodo reversível ou irreversível 
Eléctrodo reversível: eléctrodo em que não há uma região de potencial em que o eléctrodo 
fica polarizado. 
 Assim as leis da termodinâmica podem ser aplicadas. 
 O potencial do eléctrodo poderá ser dado pela equação de Nernst. 
 
 
 
 (
[ ]
[ ]
) 
Eléctrodo irreversível: um eléctrodo que tem uma região de potencial em que o eléctrodo 
fica polarizado. 
• Assim as leis da termodinâmica não podem ser aplicadas. 
• Aplicação da equação de Nernst já não pode ser rigorosamente utilizada. 
3.2.2. O potencial necessário para a electrólise 
i. Potencial de decomposição 
O potencial de decomposição, Ed, é o potencial mínimo necessário que deve ser aplicado 
para que a electrolise ocorra de maneira contínua. Para determiná-lo, mede-se a corrente, i, 
que passa através da célula para valores crescentes do potencial aplicado ou força 
electromotriz, f.e.m. (SILVA, 208:111) 
10 
 
 
Para isso, aplica-se um potencial Ea maior que o Ed de modo que uma corrente, dada pela 
expressão abaixo (baseada na lei de Ohm), fluirá através da célula. 
I 
 
 
 
A expressão acima pode ser rearranjada como: 
O potencial de decomposição é um termo complexo resultante das interacções associadas aos 
produtos das reacções electrónicas. Com efeito, os eléctrodos da cela, os quais antes de iniciar 
a electrólise eram inertes, transformam-se em eléctrodos activos (polarizados) que se opõem à 
passagem da corrente através da célula. 
Entretanto, quando as condições de reversibilidade não são satisfeitas, o potencial de 
decomposição é significativamente maior que a f.e.m de retorno. Sendo assim, a voltagem 
adicional que deve ser acrescida a Er de modo a alcançar o valor de Ed é denominada 
sobrevoltagem ou sobrepotencial, Es, que será melhor descrita adiante. 
ii. Determinação da f.e.m de retorno 
A electrólise da água se caracteriza por uma estabilização dos potenciais catódico e anódico, 
não afectando a f.e.m de retorno. Por outro lado, Considere, por exemplo, a electrólise de 
uma solução0,1 mol L
-1
 de CuSO4 em meio 0,1 mol L
-1
 de H2SO4, entre eléctrodos de platina. 
As reações que ocorrem são: 
 
 
→ 
 
 
→ 
 
As quais originam a seguinte célula galvânica: 
 | 
 
 | 
No início da electrólise, Er tem o valor: 
 
 
 
 
 
[ ] 
 ( 
 
[ ]
) 
11 
 
 
 
 
À medida que a electrólise avança, a f.e.m de retorno aumenta progressivamente devido ao 
aumento de e à diminuição de ECu. De fato, a deposição de cobre no cátodo é 
acompanhada de um decréscimo da concentração de Cu (II) na solução, enquanto a oxidação 
anódica da água implica um incremento na concentração de iões H
+
. 
De acordo com as leis de Faraday, para cada mol de Cu (II) reduzido no cátodo, ocorre a 
oxidação anódica de um mol de moléculas de água produzindo dois mols de iões H
+
. Assim, 
quando a concentração de Cu
2+ 
for reduzida para, digamos,1x10
-6
molL
-1
 (deposição 
praticamente completa), a concentração de H
+
 terá atingido cerca de 1,2 mol L
-1
. Neste caso, 
o valor de Er será: 
 
 
 
 
 
 
 ( 
 
 
) 
Generalizando, em uma electrodeposição de um metal, M, no cátodo e a evolução de oxigénio 
no ânodo a f.em. de retorno, Er, é dada por: 
 ( 
 
[ ]
) ( 
 
 
 
 
 
[ ]
) 
iii. Sobretensão 
Como vimos antes, o potencial de decomposição é aproximadamenteigual à f.e.m de retorno 
quando as reacções eletródicas são reversíveis. Um exemplo típico é a electrólise de uma 
solução de brometo de zinco. Aqui o potencial de decomposição pouco difere de Er 
determinado a partir dos potenciais da célula galvânica formada com os produtos da 
electrólise. Todavia, o potencial de decomposição (Ed) é normalmente maior que Er, cujo 
valor ao se somar com a sobre voltagem deve alcançar o valor de Ed. 
A sobrevoltagem, Es , é a soma dos sobrepotencias catódico e anódico, ou seja, 
 Es= Scatodo+ Sanodo 
12 
 
 
É oportuno ressaltar que o sobrepotencial assume uma magnitude notável quando as reacções 
eletródicas envolvem a formação de produtos gasosos, como: 
•A redução catódica de iões hidrogénio (H
+
) com evolução de H2 (g); 
•A oxidação anódica da água com a formação de O2(g). 
Contudo, na eletrogravimetria é importante o sobre potencial associado à redução catódica do 
iões H
+
. 
iv. Potências de descarga 
A fim de que as reacções eletródicas ocorram a uma razão apreciável, é necessário aplicar um 
potencial (Ea) em considerável excesso, qual seja, 
Ea= (Eanodo+ Sanodo) – (Ecatodo– Scatodo) + i R 
onde: 
• (Eanodo+ Sanodo) ⇒representa o “potencial de descarga anódico”, capaz de forçar a reacção 
anódica; 
• (Ecatodo – Scatodo) ⇒ representa o “potencial de descarga catódico”, capaz de 
promover a reacção catódica; 
• i R ⇒compensa a queda ôhmica da solução devido à sua resistência. 
 Com o avanço da electrólise, o potencial de descarga anódico se desloca na direcção positiva 
(ou seja, aumenta), enquanto o potencial de descarga catódico se desloca na direcção 
negativa. 
Consequentemente, em uma electrodeposição convencional (sem controle do potencial 
catódico), a espécie de interesse deve ser a única mais facilmente redutível que os iões 
hidrogénio. Após a deposição da espécie mais redutível, a estabilização do potencial catódico 
com a descarga dos iões H
+ 
impede a redução de outras espécies menos redutíveis que o H
+
. 
Por outro lado, se houver várias espécies mais redutíveis que os iões hidrogénio, a técnica 
convencional não permite evitar a deposição de vários metais. Esse problema pode ser 
13 
 
 
contornado se o potencial catódico for mantido fixo em um nível (valor) em que apenas um 
dos metais se deposite. (SILVA, 208:115) 
3.3.Electrodeposição de Metais 
Para haver a Electrodeposição dos Metais, de acordo com os argumentos anteriores, a 
condição essencial para deposição de um metal é que ele seja mais facilmente redutível que o 
hidrogénio nas condições em que se processa a electrólise. Portanto, quando o potencial do 
metal for maior por exemplo, cobre (0,3104V) que a descarga do hidrogénio (- 0,4V) a 
deposição pode ser considerada completa. 
Para MAPERO (2017:19) o sobre potencial de hidrogénio é muito importante nas 
determinações electrolíticas. Ele maior com metais relativamente moles como bismuto 
(0,4V), chumbo (0,4V), estanho (0,5V), zinco (0,7V), cádmio (1,1V) e mercúrio (1,2V). Estes 
valores referem -se à electrólise do ácido sulfúrico 0,05M e densidade de corrente 0,01Acm-
2e podem ser comparados ao valor de 0,09V do eléctrodo de platina polida nas mesmas 
condições. A existência do sobrepotencial de hidrogénio torna possível a determinação 
electrogravimétrica de metais como o cádmio e o zinco que sem ele não se depositariam antes 
da redução do ião hidrogénio. Em soluções básicas, o sobrepotencial do hidrogénio é um 
pouco maior (0,05 a 0,03V) do que em soluções ácidas. Contudo, a electrodeposição do zinco 
torna-se viável em uma solução tamponada a pH = 6,0. 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 
4. Conclusão 
Na eletrogravimetria existem dois tipos de métodos eletrogravimétricos, um deles é a 
eletrogravimetria de potencial controlado (método potencióstato) na qual há um circuito de 
controle que monitora continuamente a voltagem entre o eléctrodo de trabalho e o eléctrodo 
de referência e a mantém sob um valor controlado, o eléctrodo de Trabalho, no qual ocorre a 
deposição de metal pode ser catódico ou anódico, no qual ocorre a formação de depósitos 
não-metálicos e nesse método é utlizado o sistema de dois eléctrodo para evitar a co-
deposição. O outro método consiste em não fornecer qualquer controle no potencial do 
eléctrodo de trabalho e o potencial de célula aplicado é mantido em mais ou menos constante, 
factor que garante o fornecimento de uma corrente suficientemente alta para completar a 
electrólise em um intervalo de tempo razoável, este método apresenta desvantagem dessa que 
é a falta de selectividade, no decorrer do processo pode ocorrer a deposição de outro metal da 
solução simultaneamente à deposição do analito estudado, o que pode intervir e tornar menos 
exacta a massa de analito determinada e para resolver este problema deve se utilizar os 
despolarizadores. Portanto, para que ocorra a electrodeposição do metal a condição essencial 
para deposição de um metal é que ele seja mais facilmente redutível que o hidrogénio nas 
condições em que se processa a electrólise, Por outro lado, se houver várias espécies mais 
redutíveis que os iões hidrogénio, a técnica convencional não permite evitar a deposição de 
vários metais. Esse problema pode ser contornado se o potencial catódico for mantido fixo 
em um nível (valor) em que apenas um dos metais se deposite. Entretanto, a fim de que as 
reacções eletródicas ocorram a uma razão apreciável, é necessário aplicar um potencial na 
qual se o potencial do catódico ou anodico for maior a electrodeposição é quase completa. 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
 
5. Referencias Bibliográficas 
CHANAVAT, Athirson Moraes., LIMA, Caio Freire de Jesus, et. al., 
ELETROGRAVIMETRIA: UMA BREVE DESCRIÇÃO NA PERSPECTIVA ANALÍTICA 
(Escola de Artes, Ciências e Humanidades, Universidade de São Paulo), SP-Brasil, 2010. 
 HARRIS, Daniel C., Analise Química Quantitativa, 7
a
 Edição, LTD Editora, Rio de Janeiro, 
2008. 
MAPERO, Monteiro Carlos Monteiro, TEXTO DE APOIO QUMICA ANILITICA II 
(Universidade Pedagógica - Montepuez), 2017. 
RUSSEL, John B. Química geral. 2ª Edição, vol. 01., 2004. 
SILVA, Edvan Cirino, Análise Química Instrumental (UNIVERSIDADE FEDERAL DA 
PARAÍBA - UFPB CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA - CCEN 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - DQ), Brasil, 2008.