Galvanoplastia - Físico Química Experimental PDF

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Relatório sobre Galvanoplastia da disciplina de Físico Química Experimental...

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1 INTRODUÇÃO

A galvanoplastia é um tratamento de superfície que consiste em depositar um metal sobre o outro através da redução eletrolítica. Este tratamento é feito para a proteção da superfície, melhorando sua condutividade e capacidade para ser soldada, é aplicada com a finalidade estética, ou seja, melhorar a aparência; aglutinar partículas não condutoras à camada eletrodepositada, resistência ao atrito e a temperatura, e para melhorar a dureza superficial.1 Outro objetivo da galvanoplastia é deixar as peças mais atraentes comercialmente, como é o caso de bijuterias que passam por processos de prateação e douração, passando a ter a aparência desses metais mais nobres e cobiçados.2 Podem ser usados diferentes metais para o revestimento de uma peça. Ao processo de revestimento por cromo, por exemplo, dá-se o nome de “cromagem” ou “cromação”; se o revestimento for de níquel, dá-se o nome de “niquelagem” ou “niquelação”. E ainda temos o zinco, o estanho, o magnésio, o ouro, o cobre, a prata e etc.. Cada metal de revestimento pode conferir características diferentes ao material galvanizado de acordo com suas propriedades, como maior ou menor condutividade, ou ainda resistência a temperaturas extremas.3 A Zincagem é o processo mais antigo e mais utilizado na proteção de objetos feitos de ferro ou de aço. Esse processo popularmente conhecido como galvanização a fogo ou galvanização a quente foi descoberto pelo químico francês Melouin, em 1741, e patenteado pelo engenheiro Sorel, em 1837.4 O processo de galvanoplastia utiliza a eletrólise, técnica que transforma energia elétrica em energia química, fazendo passar corrente elétrica por algum material líquido (fundido) ou em solução aquosa. Nesse caso, a peça a ser revestida precisa ser condutora e ficar no eletrodo negativo (cátado), enquanto, no eletrodo positivo (ânodo), deve ficar o metal que será usado para revestir a peça. Ambos os eletrodos ficam em uma solução do metal que será revistido.2

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2 OBJETIVOS

Calcular o rendimento coulômbico dos processos utilizando a lei de Faraday, discutir as reações envolvidas e o aspecto das peças em cada um dos processos.

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3 METODOLOGIA 3.1 MATERIAL

Acetona

Solução cloreto de Níquel 0,5M

Algodão

Solução cloreto de Zinco 0,5M

Pinças metálicas

Clipes (niquelação)

Solução de NaOH 10%

Moedas (zincagem)

Água destilada

Contraeletrodo

H2SO4 concentrado

Fonte de corrente contínua

3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Inicialmente montou- se o sistema eletroquímico da eletrodeposição conforme a figura abaixo:

Colocou- se em um béquer pequeno uma solução contendo níquel em volume suficiente para cobrir o corpo dos clipes; o béquer serviu como célula eletroquímica. 3

Conectou- se a peça a ser galvanizada no pólo negativo (clipe maior) da fonte e o contraeletrodo no pólo positivo (clipe menor). Aplicou- se uma corrente de 500mA durante três minutos para o processo de zincagem. Lavou- se a peça após a eletrodeposição, em seguida, secou- se e pesou- se novamente. Empregou- se o procedimento de niquelação nas moedas; moeda prata no pólo negativo e a moeda amarela no pólo positivo.

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4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

O processo de galvanoplastia possui uma reação de óxido-redução não espontânea, ou seja, necessita da aplicação de uma energia elétrica externa, portanto trata- se de uma célula eletrolítica cujo fenômeno observado é a eletrodeposição. Os clipes de papel apresentam em sua constituição aço galvanizado. Na galvanização, é feito o revestimento do ferro ou aço com zinco, é possivelmente o processo mais ecológico de prevenção contra a corrosão.5 Já as moedas de 10 centavos, as prateadas, são feitas de aço inoxidável (C + Fe + Ni) e as amareladas são feitas de aço revestido de Bronze (Cu +Sn).6 1- Zincagem- solução de cloreto de zinco No processo de zincagem o clipe menor encontra- se no pólo positivo (ânado) e sofre oxidação; o clipe maior no pólo negativo (cátado) sofre redução. Portanto, o zinco sai do ânado e se deposita no cátado, como na reação abaixo: Ânodo: Zn(s) → Zn+2(aq) + 2eCátodo: Zn+2(aq) + 2e- → Zn(s) Como o clipe menor sofre oxidação, este tem sua massa reduzida e o clipe maior terá sua massa aumentada, pois sofre redução. O clipe menor apresentou aparência mais escurecida, mais desgastada, indicando corrosão e o clipe maior aparência mais clara, indicando o zinco depositado em sua superfície.

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Figura 1 Clipes após a eletrodeposição

2- Niquelação- solução de cloreto de níquel No processo de niquelação a moeda amarela encontra- se no pólo positivo, sofre oxidação. A moeda prata no pólo negativo sofre redução e tem sua massa aumentada, o níquel sai do ânado e se deposita no cátado, de acordo com a reação abaixo: Ânodo: Cu(s) → Cu+2(aq) + 2eCátodo: Ni+2(aq) + 2e- → Ni(s) A moeda amarela pelo fato de sofrer oxidação teria sua massa diminuída, no entanto não é o que ocorre. Esse aumento na massa pode ter sido ocasionado pela presença de água na moeda no momento em que a mesma foi pesada. Além disso, apresentou aparência esverdeada, indicando corrosão. A moeda prata tem sua massa aumentada, apresenta aparência escurecida, indicando que o níquel foi depositado em sua superfície.

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Figura 2 Moedas após eletrodeposição

Utilizando a lei de Faraday, o número de elétrons envolvidos na reação, a corrente aplicada, o tempo e as massas atômicas do zinco e do níquel, pode- se estabelecer uma relação entre as massas obtidas e as massas esperadas: Q=i ×t Q=0,5 ×180=90 C Zn+2(aq) + 2e- → Zn(s) 2 mol e- ----------- 1mol Zn 2 x 96500C ------- 65g

3,031 x 10-2g ----------- 100% 0,03671g ---------- m m = 121%

90C -------- m m = 3,031 x 10-2g Ni+2(aq) + 2e- → Ni(s) 2 mol e- ----------- 1mol Ni 2 x 96500C ----------- 58.7g 90C -------- m

2,737 x 10-2g ----------- 100% 0,04137g ---------- m m = 151%

m = 2,737 x 10-2g 7

Os as porcentagens encontradas foram superiores a cem por cento, provavelmente, ocasionado devido à presença de água no momento da pesagem. A mesma condição identificada no processo de niquelação (moeda amarela), mas de um modo geral, o principio da galvanoplastia pôde ser compreendido em ambos os experimentos, onde o objeto a ser revestido fica no eletrodo negativo (cátado) e o metal que será usado para revestir a peça no eletrodo positivo (ânodo). Portanto, o metal de interesse sai do ânado e se deposita no cátado.

5 CONCLUSÃO

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Conclui- se que a galvanoplastia é um processo eletrolítico, não espontâneo, que provoca o revestido do eletrodo que se encontra no pólo negativo (cátado), é um dos processos mais utilizados na prevenção contra a corrosão. Para que sejam alcançados os resultados desejados, os eletrodos devem ser secos cuidadosamente após o experimento, visto que a presença de água pode influenciar significativamente nos resultados.

REFERENCIAS

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1 GAVALVINOPLASTIA, O QUE É ISSO?. Disponível em: . Acesso 25 jun. 2015. 2 GALVANOPLASTIA OU ELETRODEPOSIÇÃO. Disponível em: . Acesso 25 jun. 2015. 3 GALVANIZAÇÃO. Disponível em: . Acesso 27 jun. 2015. 4 GAVANOPLASTIA DE METAIS PRECIOSOS. Minicurso 2010. Conselho regional de Química- IV região SP. São Paulo 07 de Maio de 2010. Disponível em: . Acesso 27 jun. 2015. 5 PORTAL DE GALVANIZAÇÃO. Galvanização e sustentabilidade. Disponível em: . Acesso 09 julh. 2015. 6 BANCO CENTRAL DO BRASIL. De que são feitas as moedas do Brasil?. Disponível em: . Acesso 09 julh. 2015.

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