23 (FEI-SP) Com relação a uma pilha eletroquímica, são feitas as seguintes afirmações:
I. No cátodo ocorre redução dos íons da solução.
II. A passagem de elétrons, no circuito externo, é do cátodo para o ânodo.
III. O ânodo sofre redução de massa.
São verdadeiras as seguintes sentenças:
a) I e II.
b) II e III.
c) I e III.
d) todas.

Passo 1

O enunciado apresenta três afirmações sobre uma pilha eletroquímica e pede que eu identifique quais são verdadeiras:
  • I. No cátodo ocorre redução dos íons da solução.
  • II. A passagem de elétrons, no circuito externo, é do cátodo para o ânodo.
  • III. O ânodo sofre redução de massa.
Vou trabalhar cada afirmação com as informações típicas de uma pilha eletroquímica (pilha voltaica/galvânica) para decidir se são verdadeiras ou falsas.

Passo 2

Entender os conceitos básicos (explicação didática e intuitiva).
  • Oxidação é perda de elétrons; redução é ganho de elétrons. Lembre-se: “Oxi → sai” (perde), “Red → entra” (ganha).
  • Em uma pilha voltaica (pilha eletroquímica que gera corrente elétrica espontaneamente) há sempre uma meia-reação de oxidação e uma de redução. A meia-reação de oxidação ocorre no ânodo; a de redução ocorre no cátodo.
  • Exemplo clássico (pilha Zn | Zn^{2+} || Cu^{2+} | Cu): as meia-reações são
    • no ânodo (oxidação): \mathrm{Zn(s)} \to \mathrm{Zn^{2+}(aq)} + 2\,e^{-}
    • no cátodo (redução): \mathrm{Cu^{2+}(aq)} + 2\,e^{-} \to \mathrm{Cu(s)}
  • Os elétrons liberados pela oxidação no ânodo saem pelo eletrodo e viajam pelo circuito externo até o cátodo, onde são consumidos pela redução. Ou seja, os elétrons circulam do ânodo para o cátodo no circuito externo.

Passo 3

Analisando a afirmação I: “No cátodo ocorre redução dos íons da solução.”
  • Pela definição, o cátodo é o eletrodo onde ocorre redução.
  • No exemplo acima a redução é exatamente \mathrm{Cu^{2+}(aq)} + 2\,e^{-} \to \mathrm{Cu(s)}: íons em solução ( \mathrm{Cu^{2+}}) ganham elétrons e se depositam.
  • Conclusão: a afirmação I está correta.

Passo 4

Analisando a afirmação II: “A passagem de elétrons, no circuito externo, é do cátodo para o ânodo.”
  • Do passo anterior ví que, na pilha, os elétrons são produzidos no ânodo (onde ocorre oxidação) e fluem pelo circuito externo para o cátodo (onde ocorre redução).
  • Isso significa que o sentido real dos elétrons no circuito externo é do ânodo para o cátodo, não o contrário.
  • Portanto a afirmação II está incorreta.

Passo 5

Analisando a afirmação III: “O ânodo sofre redução de massa.”
  • No ânodo ocorre oxidação. Se o ânodo for um metal que se oxida, átomos metálicos deixam o eletrodo, viram íons e vão para a solução.
  • Por exemplo, \mathrm{Zn(s)} \to \mathrm{Zn^{2+}(aq)} + 2\,e^{-}: átomos de zinco saem do eletrodo, diminuindo a massa do ânodo.
  • Logo, é correto afirmar que o ânodo sofre redução (diminuição) de massa em muitos casos típicos de pilhas (quando o ânodo é consumido pelo processo de oxidação).
  • Conclusão: a afirmação III está correta.

Passo 6

Observação que ajuda a evitar confusão: em pilhas voltaicas/galvânicas o ânodo é negativo e perde massa quando metal se oxida; o cátodo é positivo e normalmente ganha massa pelo depósito. Em células eletrolíticas (não espontâneas) as polaridades do sinal dos eletrodos podem ser diferentes, mas a definição “ânodo = oxidação, cátodo = redução” e a consequência sobre massa (ânodo tende a perder massa se o metal se oxida) permanecem.

Passo 7

Resumo das verificações:
  • I: verdadeira.
  • II: falsa.
  • III: verdadeira.

Resposta

c) I e III.

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