04 Uma chapa de ferro é fixada com rebites de cobre e fica parcialmente imersa em água aerada contendo pequena quantidade de eletrólito dissolvido. Após algum tempo, observa-se corrosão mais intensa nas regiões da chapa de ferro próximas aos rebites.
Considere os seguintes potenciais-padrão de redução:
em meio neutro ou levemente básico, para a semirreação de redução do oxigênio dissolvido. Com base nessas informações, assinale a alternativa correta.
A ( ) O cobre atua como ânodo, pois possui maior potencial de redução, sofrendo oxidação preferencial e protegendo o ferro.
B ( ) O ferro atua como cátodo, pois perde elétrons para o cobre, que reduz o oxigênio dissolvido.
Considere os seguintes potenciais-padrão de redução:
A ( ) O cobre atua como ânodo, pois possui maior potencial de redução, sofrendo oxidação preferencial e protegendo o ferro.
B ( ) O ferro atua como cátodo, pois perde elétrons para o cobre, que reduz o oxigênio dissolvido.
Passo 1
O enunciado dá os potenciais padrão de redução (em meio neutro/levemente básico) e pede que se escolha a alternativa correta entre A e B. Informações fornecidas:
- Potencial padrão de redução do ferro:
. - Potencial padrão de redução do cobre:
. - Potencial padrão de redução do oxigênio (em meio neutro/levemente básico):
.
O enunciado observa corrosão mais intensa nas regiões da chapa de ferro próximas aos rebites de cobre e pergunta qual das alternativas A ou B está correta.
Passo 2
O que significam esses potenciais-padrão? Vou explicar de um jeito direto: o potencial-padrão de redução
mede a tendência de uma espécie química a ganhar elétrons (ou seja, a ser reduzida). Dois pontos importantes:
- Quanto maior (mais positivo) for
, maior a tendência a ser reduzida (essa espécie tende a atuar como cátodo). - Quanto menor (mais negativo) for
, maior a tendência a se oxidar (essa espécie tende a atuar como ânodo).
Além disso, a diferença de potencial entre duas semi-reações determina se a reação redox é espontânea: para uma célula eletroquímica ideal,
Se
, a reação é termodinamicamente espontânea no sentido escrito (elétrons fluem do ânodo para o cátodo).
Passo 3
Comparando os potenciais dados:
-
é mais positivo que .
Logo, o cobre tem maior tendência a ser reduzido (ou seja, é mais nobre) e o ferro tem maior tendência a ser oxidado (ou seja, é mais ativo).
Traduzindo para a situação prática: o ferro tende a perder elétrons (ser oxidado a) e o cobre tende a permanecer metálico, servindo como superfície onde ocorre a redução (aceitação de elétrons).
Passo 4
Escrevendo as semi-reações relevantes (formas usuais em meio neutro/levemente básico):
- Oxidação do ferro (ânodo):
A semi-reação de redução correspondente tem
, então a tendência de oxidar é alta (pois o potencial de redução é negativo).
- Redução do oxigênio (cátodo, em presença de água e O
):
com
.
Nesse sistema, o cobre metálico (rebite) é uma boa superfície condutora e “nobre”: ele não se oxida facilmente e, portanto, a redução do oxigênio tende a ocorrer sobre ou perto do rebite de cobre. Os elétrons necessários para essa redução vêm do ferro adjacente, que se oxida.
Nesse sistema, o cobre metálico (rebite) é uma boa superfície condutora e “nobre”: ele não se oxida facilmente e, portanto, a redução do oxigênio tende a ocorrer sobre ou perto do rebite de cobre. Os elétrons necessários para essa redução vêm do ferro adjacente, que se oxida.
Passo 5
Cálculo rápido do potencial da célula que resulta da oxidação do ferro e redução do oxigênio (só para ver que é espontâneo):
valor positivo: reação espontânea. Isso confirma que o ferro pode oxidar enquanto o oxigênio é reduzido na presença do rebite de cobre.
Passo 6
Interpretando as alternativas:
- Alternativa A: afirma que “o cobre atua como ânodo, pois possui maior potencial de redução, sofrendo oxidação preferencial e protegendo o ferro.” Isso está errado por duas razões: (i) maior potencial de redução significa que o metal é mais propenso a ser reduzido (ou seja, atua como cátodo), não como ânodo; (ii) se o cobre sofresse oxidação preferencial protegeria o ferro — mas na prática o cobre é nobre e não é o que se oxida. Portanto A é falsa.
- Alternativa B: afirma que “o ferro atua como cátodo, pois perde elétrons para o cobre, que reduz o oxigênio dissolvido.” Esta frase mistura conceitos de forma contraditória: perder elétrons é oxidação, e o local que oxida é o ânodo (logo o ferro, que perde elétrons, é ânodo, não cátodo). Além disso o cobre é o sítio onde a redução do oxigênio ocorre (cátodo). Assim B também está incorreta.
Passo 7
Conclusão clara e correta (modo de pensar para a prova):
- O que acontece realmente: o ferro próximo aos rebites de cobre atua como ânodo e sofre oxidação para
; o rebite de cobre (ou sua vizinhança) atua como cátodo onde ocorre a redução do oxigênio dissolvido. Essa diferença cria uma célula galvânica local e causa corrosão mais intensa do ferro junto aos rebites. - Nem A nem B estão corretas conforme explicação acima.
Resposta
Nenhuma das alternativas está correta.