15 (UNIFESP-SP) Um substituto mais leve, porém mais caro, da bateria de chumbo é a bateria de prata-zinco. Nesta, a reação global que ocorre, em meio alcalino, durante a descarga, é:
O eletrólito é uma solução de KOH a 40% e o eletrodo de prata/óxido de prata está separado do zinco/hidróxido de zinco por uma folha de plástico permeável ao íon hidróxido. A melhor representação para a semi-reação que ocorre no ânodo é:
a)
.
b)
.
c)
.
d)
.
e)
.
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
O enunciado dá a reação global da descarga em meio alcalino:
Outras informações dadas: eletrólito é solução de KOH a
e os eletrodos estão separados por uma membrana permeável a
.\n
A pergunta pede: qual é a melhor representação para a semi-reação que ocorre no ânodo? As alternativas são:
a) .\n
b) .\n
c) .\n
d) .\n
e) .\n
A pergunta pede: qual é a melhor representação para a semi-reação que ocorre no ânodo? As alternativas são:
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 2
Explicando a ideia-chave (passo-a-passo, sem pular): em uma célula durante a descarga existe sempre uma semi-reação de oxidação (perda de elétrons) e uma de redução (ganho de elétrons). A semi-reação que ocorre no ânodo é a de oxidação — ou seja, o responsável por liberar elétrons. Para identificar qual das alternativas é a do ânodo, preciso ver qual espécie no enunciado é oxidada quando partimos da reagente para os produtos da reação global.
Passo 3
Identificar a espécie oxidada olhando para a reação global: da esquerda para a direita aparece
nos reagentes e
nos produtos. Isso indica que o zinco metálico foi transformado em um composto com zinco em estado de oxidação maior — ou seja, o zinco foi oxidado. Portanto a semi-reação de oxidação (ânodo) envolve o zinco, não a prata/óxido de prata.
Passo 4
Construir a semi-reação de oxidação do zinco em meio alcalino, balanceando átomos e cargas. Começo com o esqueleto:
Agora balanço oxigênios e hidrogênios:
contém dois grupos
, então preciso de
íons
do lado dos reagentes para fornecer esses átomos:
Verifico cargas: esquerda temos carga total
(de
), o produto é neutro. Para equalizar a carga devemos acrescentar
no lado que precisa ficar mais negativo (aqui, no produto para igualar
do reagente), mas como estamos escrevendo uma oxidação (perda de elétrons), os elétrons aparecem no lado dos produtos. Assim a semi-reação completa é:
Checagem final de átomos e cargas: Zinco:
cada lado; Oxigênio:
cada lado; Hidrogênio:
cada lado; cargas: esquerda
, direita
(os
fornecem a carga
). Tudo balanceado. Isso corresponde exatamente à alternativa e).
Passo 5
Para reforçar a consistência: escrevendo a semi-reação de redução que aparece na alternativa a) (para a prata) temos
Se somarmos essa semi-reação de redução com a semi-reação de oxidação do zinco que encontramos, os
se cancelam e os
também (aparecem em lados opostos), resultando justamente na reação global dada no enunciado:
Isso confirma que a semi-reação de oxidação do ânodo é a do zinco escrita em e).
Passo 6
Agora elimino rapidamente as alternativas incorretas explicando por que não servem para a semi-reação do ânodo:
- a) é a semi-reação de redução da prata (ganho de elétrons), não de oxidação — portanto é do cátodo durante a descarga, não do ânodo.\n
- b) está desequilibrada e introduz
sem razão; não corresponde à redução conhecida de em meio alcalino e, além disso, mostra uma redução mas a forma está errada.\n - c) é apenas a inversa da alternativa a) (ou seja, a oxidação de prata), mas a prata não é a espécie que é oxidada na reação global apresentada — o zinco é que é oxidado.\n
- d) usa
, o que não faz sentido em meio fortemente alcalino ( ); reagentes/produtos com não são a representação correta para este meio.\n - e) é a expressão balanceada da oxidação do zinco em meio alcalino e é compatível com a reação global — portanto é a correta.
Passo 7
Resumo prático para decorar e usar na prova: quando a reação global mostrar
indo para um hidróxido em meio alcalino, pense imediatamente que o zinco foi oxidado e que a semi-reação será
Isso é simples de checar: balanceie átomos (OH vindo de
) e então ajuste elétrons para igualar cargas.
Resposta
e)