08 (VUNESP-SP) Mergulha-se uma lâmina limpa de níquel em uma solução azul de sulfato de cobre. Observa-se que a lâmina fica recoberta por um depósito escuro e que, passado algum tempo, a solução se torna verde. Explique o que ocorreu:
a) na lâmina de níquel;
b) na solução.
a) na lâmina de níquel;
b) na solução.
Passo 1
O enunciado nos dá o seguinte experimento e observações:
- Uma lâmina limpa de níquel (
) é mergulhada numa solução azul de sulfato de cobre, isto é, numa solução contendo — portanto há íons na solução. - Observa-se que a lâmina fica recoberta por um depósito escuro.
- Observa-se que, com o tempo, a solução torna-se verde.
As perguntas pedem:
a) explicar o que ocorreu na lâmina de níquel;
b) explicar o que ocorreu na solução.
a) explicar o que ocorreu na lâmina de níquel;
b) explicar o que ocorreu na solução.
Passo 2
Conceitos básicos (explicação didática e direta, tipo “cola de prova”):
- Reações envolvendo metais em soluções de sais costumam ser reações de oxirredução (redox), em que uma espécie perde elétrons (oxida) e outra ganha elétrons (reduz).
- Definições simples:
- Oxidação = perda de elétrons. Ex.: algo passa de estado mais neutro para carregado positivamente.
- Redução = ganho de elétrons. Ex.: um íon positivo recebe elétrons e vira metal.
- Série de atividade / potenciais padrões: um metal mais reativo facilmente se oxida (vira íon) e pode deslocar um metal menos reativo presente como íon na solução. Assim, se o níquel é mais reativo que o cobre, o níquel tende a oxidar e o íon
tende a reduzir para metal.
Passo 3
Escrever as meia-reações (metodinho que sempre funciona):
- Meia-reação de oxidação (metal que perde elétrons): para o níquel
Aqui significa que cada átomo de níquel metálico perde 2 elétrons e vira íon
em solução.
- Meia-reação de redução (íon que ganha elétrons): para o cobre
Cada íon
recebe 2 elétrons e se reduz a cobre metálico.
Explicando em palavras: o níquel entrega elétrons; esses elétrons são aceitos pelos íons cobre que se transformam em cobre metálico que se deposita.
Passo 4
Combinar as meia-reações. Os
cancelam, então a equação global (líquido/íon/metais) é:
Se quisermos escrever com os sais sulfato (espécies presentes na solução), a equação molecular fica:
Observações sobre balanceamento e cargas: os elétrons foram conservados (cancelaram entre as meia-reações) e as cargas também ficam balanceadas; os íons sulfato
são spectator e permanecem em solução combinando-se com o catião que aparece (
).
Passo 5
Explicação do que ocorre na lâmina (resposta a) com detalhe didático):
- Na lâmina de níquel ocorreu oxidação do metal níquel: alguns átomos de
perderam elétrons e passaram para a solução como . - Simultaneamente, íons
da solução ganharam esses elétrons e se reduziram a cobre metálico , que se deposita sobre a superfície da lâmina. Esse depósito metálico é o que se observa como “recobrimento” (o enunciado chama de depósito escuro). - Nota sobre aparência: cobre depositado finamente pode ter aspecto escuro/acinzentado inicialmente (quando é depositado em partículas muito finas) e depois pode tomar aspecto mais metálico-avermelhado; além disso pode haver escurecimento por oxidação superficial do cobre depositado.
Passo 6
Explicação do que ocorre na solução (resposta b) com detalhe didático):
- Como o níquel se oxida, íons
passam para a solução. Antes a solução tinha íons (que dão a cor azul característica do ). - À medida que
é reduzido e removido da solução (transformando-se em cobre metálico), a concentração de aumenta. As soluções aquosas de (por exemplo ) têm cor esverdeada. Portanto a solução deixa de ser apenas azul (Cu ) e passa a ficar esverdeada por causa da presença crescente de (mistura de azul + verde tende a verde, na prática a presença de Ni domina a coloração). - Conclusão: a solução fica verde porque o
formado colore a solução (sulfato de níquel aquoso é verde), enquanto o é consumido.
Passo 7
Comentário de justificativa termodinâmica (opcional, bom para a prova):
- A reação é espontânea porque o níquel é mais reativo que o cobre. Em termos de potenciais padrão de redução:
O potencial da célula padrão seria que é positivo, indicando espontaneidade da reação de deslocamento descrita. (Não é obrigatório decorar números, mas isso explica por que o níquel oxida e o cobre se reduz.)
Passo 8
Resumo prático para a hora da prova (como responder curto e direto):
- Escreva as meia-reações, some para obter a reação global e explique as cores: depósito = metal cobre; solução verde = formação de
(sulfato de níquel) misturado com o que sobra de .
Resposta
a) A lâmina de níquel foi oxidada:
passou para
e os elétrons fornecidos reduziram
a
, formando o depósito metálico (cobre) sobre a lâmina.
b) A solução ficou verde porque os formados permanecem em solução como
; a presença de
(misturada ao que resta de
) altera a cor azul original para verde.
b) A solução ficou verde porque os