Questão de Química · FGV PCERJ 2021 (nº 61)

A Lei de Faraday da Eletrólise estabelece que a massa de uma substância depositada ou consumida em um eletrodo é diretamente proporcional à quantidade de carga elétrica que passa pela célula eletrolítica. O equivalente eletroquímico (Z) é a massa de substância depositada por unidade de carga (geralmente em mg/C ou g/C).

• (A) Incorreta: Esta alternativa é um distrator muito tentador. Ela resulta de dois erros comuns: 1) não converter o tempo de minutos para segundos (usando 15 minutos diretamente como se fossem segundos, o que é incorreto para o cálculo da carga em Coulombs) e 2) assumir que o equivalente eletroquímico (Z) está em g/C em vez de mg/C. Se Q = 10 A * 15 min = 150 C (erro de unidade) e Z fosse 0,304 g/C, então m = 0,304 g/C * 150 C = 45,6 g.
• (B) Correta: Para resolver, primeiro calculamos a carga total (Q) que passou pela cuba. A corrente (I) é 10 A e o tempo (t) é 15 minutos. Precisamos converter o tempo para segundos: $t = 15 \text{ min} \times 60 \text{ s/min} = 900 \text{ s}$. A carga é $Q = I \times t = 10 \text{ A} \times 900 \text{ s} = 9000 \text{ C}$. Em seguida, usamos o equivalente eletroquímico (Z) para encontrar a massa (m) de níquel depositada: $m = Z \times Q = 0,304 \text{ mg/C} \times 9000 \text{ C} = 2736 \text{ mg}$. Como as alternativas estão em gramas, convertemos: $m = 2736 \text{ mg} / 1000 \text{ mg/g} = 2,736 \text{ g}$.
• (C) Incorreta: Esta alternativa resultaria de um erro na conversão final de miligramas para gramas, dividindo por 100 em vez de 1000 (2736 mg / 100 = 27,36 g).
• (D) Incorreta: Esta alternativa resulta do erro de não converter o tempo de minutos para segundos. Se o tempo fosse usado como 15 segundos (em vez de 15 minutos), a carga seria $Q = 10 \text{ A} \times 15 \text{ s} = 150 \text{ C}$. A massa seria $m = 0,304 \text{ mg/C} \times 150 \text{ C} = 45,6 \text{ mg}$, que convertida para gramas é $0,0456 \text{ g}$.
• (E) Incorreta: Esta alternativa resultaria de um erro na conversão final de miligramas para gramas, dividindo por 10000 em vez de 1000 (2736 mg / 10000 = 0,2736 g).