GALVANOPLASTIA - ELETRÓLISE

RockX0 · 20 de janeiro de 2007

Olá pessoal....

eu preciso de um esquema elétrico pra construir uma fonte galvanoplastica.

Na verdade é um projeto pra facu dum amigo meu... ele faz química e me pediu uma fonte pra poder fazer eletrólise.

Pensei na fonte galvanoplastica porque ela tem bastante corrente e pode entrar em curto né... u q vai acontecer quando se fazer a eletrólise, só q tem o seguinte.... tem q ter regulagem de tensão de 0 a 12 Volts porque cada composto químico tem um potencial de redução diferente pra cada tensão aplicada pela fonte, exemplo:

Ferro - potencial de 5,3 Volts

Cromo - potencial de 7,8 Volts

Níquel - potencial de 0,3 Volts

Carbono - potencial de 11,7 Volts

Tungstênio - potencial de 0,01 Volts

então, por esses exemplos ( são inventados - só para demonstração ) eu teria q ter uma fonte com regulagem de 0,1 em 0,1 volts e q principalmente pudesse entrar em curto sem se danificar.

Eu tenho uma fonte linear com primário 110-220Volts e secundario 18Volts e 5Ampères, agora preciso de um esquema e siga as especificações apresentadas.

Agradeço muito mesmo quem poder me ajudar...

RockX0 · 21 de janeiro de 2007

O galera...

NINGUÉM pode me ajudar com isso?

acho q vou postar la na parte de eletrônica do forum..

se alguem ai poder ajudar, por favor o faça pois preciso muito dum esquema desses.

Abraço .

Carvalhoso · 21 de janeiro de 2007

Uma opção é comprar uma fonte pronta...

Acho q vai ser mais simples e vai ter menos problemas.

Fica mais caro, mas se você precisar de alta corrente o controle nem sempre é simples de ser feito.

Outra opção é usar algum dimer de luz. O problema é q normalmente eles são para baixa corrente.

É possivel encontrar controles comerciais de rotação de motor / carga que fazem esta variação.

Olha algumas fontes prontas:

http://www.polimed.com/menu-produtos-fonte.html

Fidel Castro · 22 de janeiro de 2007

cara num manjo nada de quimica qnt tempo esses materias tem q ficar em curto???

RockX0 · 22 de janeiro de 2007

Oi galera,

1° respondendo ao colega carvalhoso.

é o seguinte.... eu pensei em comprar uma fonte pronta só q eles tem algo q pra utilização em questão só vai atrapalhar: PROTEÇÃO CONTRA CURTO CIRCUITO. Como na eletrólise o ânodo e o cátodo tem q estar imersos no meio em q se quer produzir a quebra de moléculas através de uma corrente passando por elas através da água como meio, já da pra ver q a fonte vai estar constantemente em curto.

2° Ao colega Fidel Castro.

Olha, explicando +- o q é eletrólise eu diria q é a quebra de moléculas através de uma corrente passando pela água.

No caso o processo de eletrólise funciona da seguinte maneira:

Uma fonte com uma corrente razoavel produz uma tensão q aplicada dentro de um recipiente contendo água + produto q se quer reagir. Quanto maior a corrente mais rápido ocorre a reação ( ilustração do bolo q fiz ai em cima ) e a corrente tem q ser continua pois quando quebramos uma molécula nós formamos pólos nesses fragmentos ( se for um composto não organico chamamos de iôns ), então o pólo da molécula q se tornou positivo vai ser atraido pelo cátodo q é por onde a fonte libera os elétrons pra gente ou seja, pólo negativo e a outra parte da molécula q se tornou potencialmente negativa é atraida pelo ânodo da fonte em questão e que é o pólo positivo.

Algumas reações químicas ocorrem apenas quando fornecemos energia na forma de eletricidade, enquanto outras geram eletricidade quando ocorrem. A eletrólise da água ocorre quando passamos uma corrente elétrica contínua por ela, desde que a tornemos condutora, pois a água pura não conduz corrente elétrica.

A decomposição da água ocorre quando efetuamos a quebra das ligações entre átomos de hidrogênio e oxigênio.

Os ônibus espaciais utilizam os gases H2 e O2 como combustível para as viagens espaciais e também para a geração de energia elétrica para o funcionamento de todos os equipamentos, uma vez que carregar baterias se torna inviável devido ao excesso de peso.

Sistemas que geram energia elétrica (como no ônibus espacial), provenientes de reações químicas são chamados sistemas eletroquímicos. Observe que se existem reações que "produzem" energia elétrica e outras que "consomem", então podemos preparar sistemas onde a energia gerada por uma reação será utilizada para promover outra reação química.

Isso tudo é suuuuuper interessante mas vamos a aplicação do q eu to querendo aqui.

Vou por algumas imagens aqui simulando um sistema onde ocorre a eletrólise jundo das explicações passo a passo com base no site Feira de Ciências:

O entendimento da eletrólise só é possível se conhecermos o comportamento de todas as substâncias envolvidas no processo, pois cada substância se comporta de determinada maneira quando em solução e, em especial, quando uma corrente elétrica atravessa essa solução. Por exemplo: você saberia dizer por que a água deve ser acidulada, para a eletrólise, com algumas gotas de ácido sulfúrico ou nítrico, e não com ácido clorídrico? ^^ Perguntinha bem legal essa q jaja eu explico tb.

Ácidos, pela definição de Lewis, são substâncias que, em solução aquosa, liberam apenas um tipo de cátion, o H+. Essa definição não traduz exatamente o que ocorre na realidade, mas é suficiente para escrevermos as equações simplificadas da eletrólise e assim desvendá-la.

Pois bem: quando um ácido entra em solução aquosa, sofre ionização, liberando nessa solução cátions H+ e, com o "desmonte" da molécula, ânions (os ânions que lhe dão nome, que diferem, é claro, de um ácido para outro). Tomemos o ácido nítrico, por exemplo:

Como se observa, o ânion nitrato (que dá nome ao ácido nítrico), com a ionização, separa-se do cátion H+. Esses íons (cátions e ânions) possuem grande mobilidade, e são eles os responsáveis pelo transporte de carga elétrica através da solução quando a corrente começa a circular.

A água, por sua vez, também apresenta um comportamento um tanto especial: está sempre se "descombinando" e se recombinando, de modo que sempre há um pequeno número de moléculas, em qualquer amostra de água, que se apresenta decomposta da seguinte maneira:

Observemos então a figura abaixo, supondo a fonte de baixa tensão (a fonte q to pedindo um esquema ai pra galera de 18V regulavel) já em funcionamento: os cátions (íons positivos) são atraídos para o eletrodo negativo (catodo), enquanto os ânions provenientes do ácido (NO3-) e da própria água (OH-) são atraídos para o eletrodo positivo (anodo).

Vamos analisar o que acontece no eletrodo negativo. Carregado de elétrons, por ação da fonte CC, o catodo começa a transferir esses elétrons para os íons H+, que passam então para a forma H0 (reação de redução). Nessa forma, porém, o elemento hidrogênio não é quimicamente estável, e assim, buscando a estabilidade química, esses átomos começam a se combinar entre si, formando moléculas de gás hidrogênio (H2). É fácil ver as bolhas de gás se formando junto ao eletrodo – e se acumulando na parte mais alta do tubo de ensaio, já que este se encontra emborcado sobre o eletrodo. A reação pode ser escrita, de forma simplificada, da seguinte maneira:

O eletrodo positivo, simultaneamente, começa então a absorver os elétrons "em excesso" dos ânions próximos, fechando assim o circuito – enquanto os elétrons circulam nos condutores, são os íons que transportam as cargas elétricas na solução, levando-as aos eletrodos. Como se vê, a função da fonte CC é, na prática, retirar elétrons dos ânions (oxidação) e entregá-los aos cátions (redução). (Lembre-se: "oxidar-se é perder elétrons".)

Continuando né se não num dava pra por mais figuras aqui..

Analisemos agora a reação ocorrida no anodo. Para que possamos entendê-la, porém, faz-se necessário um esclarecimento: os ânions apresentam uma ordem de prioridade para entregarem seus elétrons ao anodo (ordem de descarga) e, no caso, o ânion OH- (hidroxila) tem prioridade sobre o NO3- (radical nitrato). Essa ordem de prioridade para descarga de ânions foi estabelecida experimentalmente (realizando-se centenas de eletrólises em solução aquosa, em laboratório), chegando-se à seguinte seqüência:

Eu costumo chamar de Fila de Eletronegatividade mais conhecida na facu como: FONClBrISCPH (Fluor-Oxigeno-Nitrogenio-Cloro-Bromo-Iodo-Enxofre-Carbono-Fosforo-Hidrogenio) sendo o Fluor o mais eletro negativo e o Hidrogenio o menos eletronegativo.

Resumindo: afora as exceções mostradas no quadro acima, ânions não-oxigenados descarregam-se antes da hidroxila, e oxigenados, depois. E é graças à prioridade da hidroxila sobre o radical nitrato (ânion oxigenado), nas condições do experimento, que será possível a obtenção do gás oxigênio (O2), no anodo, segundo a seguinte reação (oxidação):

Convém ilustrar melhor a "quebra" da hidroxila:

Perceba que não faz diferença escrevermos O0 (elemento oxigênio) ou ½ O2 (gás oxigênio), pois o que se deseja, quando se escreve uma equação química, é apenas exprimir proporcionalidade, significando, nesse caso, que são necessários 2 moles de átomos do elemento oxigênio (O0) para formar 1 mol de moléculas de oxigênio gasoso O2 ;logo, são necessários 4 moles de íons hidroxila para a formação de 1 mol de moléculas de gás oxigênio (para visualizar melhor essa proporcionalidade, basta multiplicar ambos os membros da equação do anodo por 2). Além disso, cabe destacar que a formação do elemento oxigênio (O0) é uma etapa intermediária da formação do gás oxigênio (O2), e por isso, usualmente, é omitida quando escrevemos a reação do anodo, na qual são apresentados apenas os produtos finais.

De posse desse conhecimento, podemos então responder questão formulada na descrição do experimento: por que não seria adequado utilizarmos o ácido clorídrico, em solução aquosa, para eletrolisar a água?

A resposta é simples: ao sofrer ionização, o ácido clorídrico (HCl) liberaria na solução cátions H+ (o que está de acordo com o objetivo de obter gás hidrogênio, no catodo) mas, em contrapartida, liberaria também ânions cloreto (Cl-). Ora, sendo o cloreto um ânion não-oxigenado, este se descarregaria antes da hidroxila, e teríamos a formação de gás cloro (Cl2) no anodo. Esse processo seria útil se quiséssemos mesmo obter cloro gasoso, mas fica claro que, acidulando-se a água com ácido clorídrico, só seria possível eletrolisar (decompor) o ácido – e não a água, como se deseja para o experimento proposto.

As aplicações disso podem ser:

Obtenção de elementos químicos como metais, hidrogênio e cloro.

Obtenção de substâncias como soda caústica (NaOH) e água oxigenada (H2O2).

Purificação eletrolítica de metais como cobre e outros.

Galvanização: Eletrodeposição de metais tais como cromagem, niquelagem , cobreagem e outros..

e muitas outras por ai.

acho q isso tudo não tem a ver com a fonte mas foi só pra vocês entenderem o q eu estou querendo e pra adicionar mais um poquim de conhecimento pro forum aqui né.

Mas lembrando.... EU QUERO MINHA FONTEEEEE ^^

Por favor pessoal me ajuda ai heim.

RockX0 · 22 de janeiro de 2007

PESSOAL

se não forem me ajudar ao menos comentem a aula.... ^^

Carvalhoso · 22 de janeiro de 2007

Ai vem outra duvida...

Qual a resistência elétrica entre os eletrodos??

Dependendo desta resistência esta fonte não estaria em curto.

A outra coisa que pode acontecer é em caso de curto a corrente estar sempre limitada a corrente regulada (acho q no final é isso q vai acontecer). Neste caso você poderia trabalhar tanto a tensão que estaria entre os eletrodos como a corrente q vai passar por eles.

RockX0 · 23 de janeiro de 2007

Olha.... o q eu posso te falar é q quanto mais tempo a corrente estiver presente na solução, mais iôns serão formados e consequentemente a resistencia vai diminuindo... então a corrente vai aumentando e aumentando ate a fonte explodir ^^ .

Mas como eu tinha explicado la no primeiro post eu preciso de uma regulagem de tensão porque se eu tiver uma solução com mais de um composto diluido, a tensão influencia no tipo de composto q eu vou formar como exemplo:

Água + Ácido clorídrico + Soda Cáustica

H2O + HCl + NaOH

Tensão necessaria para a ionização dos compostos ( utópico )

NaOH + H2O ---> Na++OH- +H2O Na - 1,3Volts | OH - 2,7Volts

HCl + H2O ---> H++Cl- +H2O H - 1,1Volts | Cl - 3,2Volts

Com esse exemplo, se eu quiser reagir só a soda cáustica (NaOH) eu preciso de uma tensão de 2,7Volts e caso eu ultrapace essa tensão até 3,2Volts o ácido(HCl) começa a reagir tb o q eu não quero no caso pois reagindo só a soda eu produziria sódio metálico e com o sal isso não ocorreria pois formaria somente ÁGUA pois o sódio da soda reagiria com o cloro formando mais sal e a hidroxila liberada reagiria como oxigenio da água formando mais água.

Esse o porque de ser necessario eu ter uma fonte q possa entrar em curto e principalmente q me dê uma regulagem precisa de aproximados 0,1 em 0,1Volts.

RockX0 · 23 de janeiro de 2007

Não sei se sou eu que estou muito ansioso por alguma resposta mas por favor pessoal, me ajuda com esse esquema !!!!

Como o colega carvalhoso é o único q esta se dispondo a me ajudar eu vou optar pela ideia dele de adicionar controles comerciais de rotação de motor / carga na fonte pra ver se da certo.

Pretendo ir mostrando fotos conforme eu for montado ele e se vai dando certo ou não.

Fico na espera ainda heim.

Carvalhoso · 24 de janeiro de 2007

Um dos equipamentos que uso é este:

http://www.casaferreira.com.br/pdf/hl245.pdf

você usa um trafo comum e ele tem uma saida variando de 0 a 12 V. Mas você vau ter q saber a corrente de trabalho do seu sistema e colocar alguma proteção nele.

Outro que uso tambem é o HV/8 da Coel. Mas nele a alimentação é 220V, funciona com carga até 8A (nos 220V) mas você vai ter q colocar um trafo depois (para reduzir a tensão) e se precisar de corrente continua terá q colocar um retificador também.

RockX0 · 24 de janeiro de 2007

Colega carvalhoso,

com esse controle eu posso alimentar uma carga de 5AmpÈres? E mais, da pra eu ter uma regulagem de tensão precisa com ele?

Se sim me passa alguns sites q vendam esses controles.

PS.:

Mas como eu tinha explicado la no primeiro post eu preciso de uma regulagem de tensão porque se eu tiver uma solução com mais de um composto diluido, a tensão influencia no tipo de composto q eu vou formar como exemplo:
Água + Ácido clorídrico + Soda Cáustica

H2O + HCl + NaOH

Tensão necessaria para a ionização dos compostos ( utópico )

NaOH + H2O ---> Na++OH- +H2O Na - 1,3Volts | OH - 2,7Volts

HCl + H2O ---> H++Cl- +H2O H - 1,1Volts | Cl - 3,2Volts

Com esse exemplo, se eu quiser reagir só a soda cáustica (NaOH) eu preciso de uma tensão de 2,7Volts e caso eu ultrapace essa tensão até 3,2Volts o ácido(HCl) começa a reagir tb o q eu não quero no caso pois reagindo só a soda eu produziria sódio metálico e com o sal isso não ocorreria pois formaria somente ÁGUA pois o sódio da soda reagiria com o cloro formando mais sal e a hidroxila liberada reagiria como oxigenio da água formando mais água.

só pro curiosidade isso tb funciona ao contrário....

Se eu adicionar sal (NaCl) da pra produzir Soda Cáustica (NaOH) e Ácido cloridrico (HCl)

Se passarmos uma corrente elétrica por uma solução de cloreto de sódio, sabemos que há decomposição do cloreto de sódio em seus componentes: sódio, que vai depositar-se sobre o cátodo, e cloro, que vai depositar-se sobre o anodo. Mas, também neste caso, o que observamos é que no cátodo se desprende hidrogênio, e no anodo se desprende oxigênio, em vez de sódio e cloro respectivamente. A explicação é a seguinte:

O íon de sódio, que é positivo, ao chegar ao cátodo, que é negativo, retira um eletrodo do cátodo e se torna um átomo, neutro, de sódio. Esse sódio reage com a água segundo a equação:

2.Na + 2.H2O ---> 2.Na(OH) + H2

o hidróxido de sódio fica dissolvido na água e o hidrogênio se desprende do cátodo, porque é junto ao cátodo que se dá essa reação. O íon de cloro, que é negativo, ao chegar ao anodo, que é positivo, cede um elétron ao anodo e se torna um átomo, neutro, de cloro. Esse cloro reage com a água segundo a equação:

4.Cl + 2.H2O ---> 4.HCl + O2

o ácido clorídrico fica dissolvido na água, e o oxigênio se desprende junto ao anodo.

Por sua vez, o ácido clorídrico reage com o hidróxido de sódio segundo a equação:

HCl + Na(OH) ----> H2O + NaCl

Essa última reação recompõe então o cloreto de sódio que tinha se decomposto.

Carvalhoso · 25 de janeiro de 2007

Colega carvalhoso,

com esse controle eu posso alimentar uma carga de 5AmpÈres? E mais, da pra eu ter uma regulagem de tensão precisa com ele?

Se sim me passa alguns sites q vendam esses controles.

O primeiro controle que passei tem no mesmo site (mandei um link de uma página da loja):

http://www.casaferreira.com.br/

O segundo você pode procurar uma loja no site do fabricante:

http://www.coel.com.br/

Sobre serem precisos...

Acredito que não são (pelo menos não muito).

Os dois são analógicos e não sei se eles tem realimentação...

Continuo achando que aquelas fontes q passei antes vão funcionar e q devem ter a precisão q você precisa. Mas para saber se realmente vai poder usar ou não teria q entrar em contato com o fabricante delas (http://www.polimed.com).