28 (UEPG-PR) Entre as pilhas comerciais, encontram-se as chamadas pilhas secas, como as de zinco-carvão ou de Leclanché, usadas em lanternas, rádios e gravadores.
A parede desse tipo de pilha é feita de zinco, de onde os elétrons migram através do circuito até um bastão de grafite, existente no centro, recoberto por uma mistura de dióxido de manganês e carvão em pó. Uma pasta úmida constituída de cloreto de amônio ( \mathrm{NH}_{4} \mathrm{C} \ell ), cloreto de zinco \left(\mathrm{ZnC} \ell_{2}\right), em meio aquoso, completa o sistema. Com base nessa descrição, assinale o que for correto.
(01) O zinco da parede da pilha representa o ânodo.
(02) O bastão de grafite recoberto por dióxido de manganês e carvão em pó representa o cátodo.
(04) Os átomos de carbono do grafite são receptores de elétrons, sofrendo oxidação.
(08) A pasta úmida que completa o sistema tem o papel de eletrólito.
(16) A semi-reação que ocorre no ânodo pode ser representada como: \mathrm{Zn}^{\circ} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-}

Passo 1

O enunciado descreve uma pilha seca (tipo Leclanché) com estas informações relevantes:
  • A parede da pilha é feita de zinco.
  • No centro há um bastão de grafite recoberto por uma mistura de dióxido de manganês e carvão em pó.
  • Existe uma pasta úmida constituída de cloreto de amônio \left(\mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}\right) e cloreto de zinco \left(\mathrm{ZnCl}_{2}\right) em meio aquoso.
    O enunciado pede: assinale o que for correto entre as afirmações numeradas (01), (02), (04), (08) e (16). Cada afirmação deve ser julgada como verdadeira ou falsa.

Passo 2

Conceitos fundamentais (explicação didática e curta, para usar ao julgar cada afirmação).
  • Definição de ânodo e cátodo: numa pilha eletroquímica, o ânodo é o eletrodo onde ocorre oxidação (perda de elétrons) e o cátodo é o eletrodo onde ocorre redução (ganho de elétrons).
  • Oxidação e redução: “oxidação” é a perda de elétrons; “redução” é o ganho de elétrons. Uma forma simples para lembrar: OIL RIG (Oxidação Involve Loss — Redução Involves Gain).
  • Eletrólito: é a fase que contém íons móveis (geralmente uma solução aquosa de sais) que permite a condução de corrente iônica interna entre os eletrodos, fechando o circuito interno da pilha.
  • Papel do grafite: grafite é um condutor inerte que serve como coletor de corrente para a reação de redução que ocorre na mistura de óxidos de manganês; o agente oxidante (que é reduzido) é o dióxido de manganês \left(\mathrm{MnO}_{2}\right), não o carbono do grafite.

Passo 3

Analisando a afirmação (01): “O zinco da parede da pilha representa o ânodo.”
  • Pelo conceito acima, o ânodo é onde ocorre oxidação. Em pilhas do tipo zinco-carvão, o metal zinco se oxida liberando íons \mathrm{Zn}^{2+} para a solução e liberando elétrons para o circuito externo.
  • A transformação química típica do zinco no ânodo é
\mathrm{Zn} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + 2\mathrm{e}^{-}.
  • Conclusão sobre (01): a afirmação é verdadeira.

Passo 4

Analisando a afirmação (02): “O bastão de grafite recoberto por dióxido de manganês e carvão em pó representa o cátodo.”
  • O bastão de grafite serve como o coletor de elétrons do polo positivo; a mistura que recobre o bastão contém \mathrm{MnO}_{2}, que atua como agente oxidante e é reduzido no processo. A redução acontece no eletrodo ligado ao bastão de grafite, logo esse conjunto funciona como cátodo.
  • Importante: o grafite em si é principalmente um condutor/inerte; a reação redutora envolve \mathrm{MnO}_{2}.
  • Conclusão sobre (02): a afirmação é verdadeira.

Passo 5

Analisando a afirmação (04): “Os átomos de carbono do grafite são receptores de elétrons, sofrendo oxidação.”
  • Há duas partes nessa frase: “receptores de elétrons” e “sofrendo oxidação”.
  • Se uma espécie é receptora de elétrons, ela está sendo reduzida (ganha elétrons). Mas a frase então diz que eles “sofrendo oxidação”, que é contraditório: redução ≠ oxidação. Então a afirmação já contém uma contradição lógica.
  • Além disso, na pilha Leclanché os átomos de carbono do grafite não são o agente que aceita elétrons: o \mathrm{MnO}_{2} é o agente que é reduzido. O grafite é um condutor inerte; não é o principal receptor de elétrons nem sofre oxidação durante o funcionamento normal.
  • Conclusão sobre (04): a afirmação é falsa.

Passo 6

Analisando a afirmação (08): “A pasta úmida que completa o sistema tem o papel de eletrólito.”
  • Tal pasta contém sais iônicos solúveis ( \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}, \mathrm{ZnCl}_{2}) em meio aquoso, fornecendo íons móveis que permitem a condução interna de carga (corrente iônica) entre os eletrodos.
  • Isso corresponde exatamente ao papel de um eletrólito.
  • Conclusão sobre (08): a afirmação é verdadeira.

Passo 7

Analisando a afirmação (16): “A semi-reação que ocorre no ânodo pode ser representada como: \mathrm{Zn}^{\circ} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-}.”
  • A semi-reação de oxidação do zinco pode ser escrita de forma convencional como
\mathrm{Zn} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + 2\mathrm{e}^{-}.
  • Observação sobre notação: \mathrm{Zn}^{\circ} no enunciado parece indicar o zinco metálico (estado zero de oxidação); a equação está corretamente balanceada em número de elétrons e em carga.
  • Conclusão sobre (16): a afirmação é verdadeira.

Passo 8

Resumo das decisões (sem repetir a resposta final numérica):
  • (01) Verdadeira.
  • (02) Verdadeira.
  • (04) Falsa.
  • (08) Verdadeira.
  • (16) Verdadeira.

Resposta

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