Uma bateria recarregável comercial de Ni-Cd é recarregada em 10h por um carregador de 2,4V que fornece 9650C. Suponha que nessa bateria ocorre a passagem do Cd^2+ a Cd^0. Qual a massa de Cd^0 que é produzida sob essas condições?
Soluções para a tarefa
Redução do cátion cádmio ao cádmio metálico :
Cd{2+} + 2 e → Cd{0}
"e" representa o mol de elétrons, que tem carga elétrica = 1 Faraday (≈ 96500 Coulombs)
Na redução de 1 mol de cádmio, são utilizados 2 mols de elétrons. Logo, a carga elétrica utilizada nesse processso é :
2 * 96500 = 193000 Coulombs necessários para 1 mol de cádmio !
Se 1 mol utiliza 193000 C, então, para 9650 C :
1 mol → 193000 C
x mol → 9650 C
193000 * x = 9650 * 1
x = 9650 / 193000
x = 0,05 mol de cátion cádmio reduzido a cádmio metálico !
Por fim, MM (Cd) = 112,4 g/mol...
Para 0,05 mol :
112,4 * 0,05 = 5,62 gramas de cádmio metálico (Cd{0}) produzidas !
A massa de Cadmio metálico produzida será igual a 5,62g.
Reação de redução
Observe que o elemento Cd (cádmio), sofre redução. A redução de um composto acontece quando quando ocorre ganho de elétrons, logo o Nox (número de oxidação) diminui.
A reação de redução é:
Sabendo que o carregador de 2,4V fornece 9650C, a partir da Constante de Faraday, sado na eletroquímica, um mol de elétron corresponde a 9650C, logo 1 mol de Cadmio, com 2 mols de elétrons, produz 1 mol de cadmio.
Então a carga elétrica do processo 2 * 96500 = 193000 C necessários para 1 mol de cádmio.
Por regra de três 1 mol de Cadmio gera uma carga elétrica de 193000 C, logo para uma carga elétrica de 96500C irá gerar 0,05 mol de cátion cádmio reduzido a cádmio metálico.
Sabendo que o número de mols (n) é a razão da massa (m) sobre a massa molar (MM), o valor da massa será o produto entre o número de mols e a massa molar, temos então que:
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