Relatório Niquelação_Eletroquímica

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO - UFRJ</p><p>ESCOLA DE QUÍMICA</p><p>CAIO HENRIQUE SANTOS DE ALBUQUERQUE</p><p>QUÍMICA INDUSTRIAL / NOTURNO</p><p>DAVI CARVALHO B. DE SOUSA</p><p>ENGENHARIA QUÍMICA / NOTURNO</p><p>VITOR HUGO DOS SANTOS GOES</p><p>QUÍMICA INDUSTRIAL / INTEGRAL</p><p>NIQUELAÇÃO</p><p>EQI-473: ELETROQUÍMICA APLICADA</p><p>SIMONE LOUISE DELARUE C. BRASIL</p><p>LADIMIR JOSÉ DE CARVALHO</p><p>RIO DE JANEIRO - RJ</p><p>2024</p><p>1. Procedimento experimental</p><p>Nesta prática foi proposta a construção de uma célula eletrolítica envolvendo um</p><p>eletrodo de níquel e um corpo-de-prova de aço-carbono (majoritariamente Ferro) cujo</p><p>objetivo foi de recobrir o corpo condutor por um metal, mediante a eletrólise do sal do</p><p>metal, processo conhecido como niquelação, já que os íons liberados pelo níquel farão</p><p>o processo de revestimento. Os materiais utilizados foram:</p><p>• Corpo de prova aço-carbono</p><p>• Eletrodo de níquel</p><p>• Solução de Sulfato de níquel (100 g/L) + ácido bórico (40g/L) + HCl (10%) + Lauril</p><p>(1mL).</p><p>• Fonte de Corrente Eletroquímica</p><p>A fonte eletroquímica se faz necessária já que, pelos potenciais de redução, o níquel</p><p>possui tendência a reduzir frente ao ferro, portanto queremos o processo reverso, sendo</p><p>assim:</p><p>Fe2+ + 2e- →Fe0 (E0 = - 0,44V)</p><p>Ni0 → Ni2+ + 2e- (E0 = 0,25V)</p><p>____________________________________________________</p><p>Fe2+ + Ni0 → Fe0 + Ni2+ (E0 = - 0,19V)</p><p>OBS: A deposição ocorre no aço-carbono (cátodo) ligado ao terminal negativo da</p><p>fonte enquanto o níquel (ânodo) é ligado ao polo positivo.</p><p>Posteriormente, preparou-se devidamente o corpo de prova, polindo e limpando a</p><p>superfície a ser revestida. Primeiramente, realizou-se a sua pesagem:</p><p>• 27,5819 gramas;</p><p>A seguir, com auxílio de um paquímetro, as dimensões da camada do metal de interesse</p><p>foram medidas. Obteve-se, portanto:</p><p>• 2,32 cm de comprimento;</p><p>• 1,29 cm de largura;</p><p>Sendo assim obtida sua área:</p><p>• 3,00 cm2 de área (0,03 dm2);</p><p>Tendo a área do corpo de prova e as densidades de corrente pré-determinadas, isto é,</p><p>1A/dm2 e 3A/dm2, foram feitos os cálculos para obtenção das correntes a serem</p><p>aplicadas.</p><p>0,03 x 1 = 0,03A</p><p>0,03 x 3 = 0,09A</p><p>A partir destes dados obtidos foi possível calcular a massa depositada teórica:</p><p>𝑚  =</p><p>𝑀𝑀 .  𝐼 .  𝑇</p><p>𝑍 .  𝐹</p><p>MM: Massa Molar (g/mol)</p><p>I: Corrente (A)</p><p>T: Tempo (s)</p><p>Z: número de elétrons</p><p>F: Constante de Faraday (96500 C)</p><p>𝑚  =</p><p>58,7 .  0,03 .  600</p><p>2 .  96500</p><p>=  0,005474 𝑔</p><p>𝑚  =</p><p>58,7 .  0,09 .  600</p><p>2 .  96500</p><p>=  0,01642 𝑔</p><p>Depois disso foi calculado também a espessura teórica:</p><p>𝐸  =</p><p>𝑚</p><p>𝐴</p><p>.  𝜌</p><p>E: Espessura (cm)</p><p>M: massa do material depositado (mg)</p><p>A: Área do corpo de prova (cm2)</p><p>Ρ: Densidade do material depositado (mg/cm3)</p><p>𝐸  =</p><p>𝑚</p><p>3</p><p>.  8900  =   81826,30 cm</p><p>Após toda a preparação deu-se início ao experimento.</p><p>Massa inicial: 27,5813 gramas</p><p>1. Na primeira fase foi utilizada uma corrente contínua de 0,03A a 10 minutos de</p><p>duração. Ao final foi avaliada sua massa final, sendo então:</p><p>• 27,6454g</p><p>A espessura foi calcula com a formula apresentada anteriormente e apresentou o valor</p><p>de 82014,69 cm.</p><p>Ε =</p><p>27,6454</p><p>3</p><p>×  8900  = 82014,69 cm</p><p>2. Na segunda fase foi utilizada uma corrente de 0,09A também a 10 minutos,</p><p>sendo então:</p><p>• 27,6607g</p><p>A espessura nessa etapa do experimento também foi calculada e foi obtido o valor de</p><p>82059,78 cm.</p><p>Ε =</p><p>27,6606</p><p>3</p><p>×  8900  = 82059,78 cm</p><p>Algumas observações sobre a prática devem ser avaliadas:</p><p>• O anodo da reação deve-se ligar ao polo positivo (Níquel) para que o mesmo</p><p>sofra oxidação e seja depositado no catodo ligado ao polo negativo.</p><p>• Após preparado o corpo de prova não se deve ter contato com a superfície</p><p>onde o anodo será depositado, pois pode atrapalhar o experimento.</p><p>•</p><p>Em síntese, com o cálculo da espessura foi possível determinar que teve deposição de</p><p>níquel no corpo de prova aço-carbono, visto que sua espessura aumenta ao longo do</p><p>experimento e que ao utilizar uma voltagem maior foi depositado mais níquel no corpo</p><p>de prova.</p>