34 (FUVEST-SP) O cientista e escritor Oliver Sacks, em seu livro Tio Tungstênio, nos conta a seguinte passagem de sua infância: "Ler sobre [Humphry] Davy e seus experimentos estimulou-me a fazer diversos outros experimentos eletroquímicos… Devolvi o brilho às colheres de prata de minha mãe colocando-as em um prato de alumínio com uma solução morna de bicarbonato de sódio
.
Pode-se compreender o experimento descrito, sabendo-se que
Objetos de prata, quando expostos ao ar, enegrecem devido à formação de
e
(compostos iônicos).
As espécies químicas
e
têm, nessa ordem, tendência crescente para receber elétrons.
Assim sendo, a reação de oxirredução, responsável pela devolução do brilho às colheres, pode ser representada por:
a)
b)
c)
d)
Pode-se compreender o experimento descrito, sabendo-se que
Objetos de prata, quando expostos ao ar, enegrecem devido à formação de
As espécies químicas
Assim sendo, a reação de oxirredução, responsável pela devolução do brilho às colheres, pode ser representada por:
a)
b)
c)
d)
Passo 1
Vou deixar claro o que o enunciado pergunta e o que ele dá.
- O que se pede: identificar, entre as alternativas, a reação de oxirredução que explica por que folhas/objetos de alumínio em contato com colheres de prata enegrecidas (compostos iônicos de prata) devolvem o brilho — ou seja, qual reação reduz a prata enegrecida de volta a prata metálica.
- Informações dadas:
- Objetos de prata enegrecem por formação de óxidos/sulfetos de prata, ou seja, há
combinada com ou . - As espécies têm, nessa ordem, tendência crescente para receber elétrons:
. - Interpretação prática desta frase:
tem maior tendência a ser reduzida (ganhar elétrons) do que , que por sua vez tem maior tendência que .
- Interpretação prática desta frase:
- Objetos de prata enegrecem por formação de óxidos/sulfetos de prata, ou seja, há
Passo 2
Conceitos básicos de oxirredução (explicação didática)
- Redução é ganho de elétrons; oxidação é perda de elétrons.
- Uma meia-reação de redução típica tem a forma
onde
ganha
elétrons para virar o metal
.
- A meia-reação de oxidação é a reversa:
- O agente oxidante (ou oxidante) é a espécie que é reduzida (ganha elétrons). O agente redutor é a espécie que é oxidada (perde elétrons).
- Para decidir quem é reduzido em uma mistura, comparamos tendências a receber elétrons (potenciais de redução). Quem tem maior tendência a receber elétrons é reduzido; quem tem menor tendência a receber elétrons é o que perde elétrons (é oxidado).
Passo 3
Aplicando os conceitos às espécies do enunciado
- Temos as espécies citadas:
. - O enunciado diz que, na ordem dada, há tendência crescente para receber elétrons. Portanto:
-
é a que mais quer receber elétrons (mais facilmente reduzida). -
é intermediária. -
é a que menos quer receber elétrons (ou seja, é muito difícil reduzir a nessas condições).
-
- Conclusão imediata: se houver um metal elementar
em contato com uma solução contendo , o tende a ser reduzido a e o tende a ser oxidado a .
Passo 4
Escrever as meias-reações prováveis (balanceando elétrons)
- Redução da prata:
- Oxidação do alumínio metálico:
- Observação: a oxidação do alumínio libera
, então para balancear elétrons devemos multiplicar a meia-reação de redução da prata por .
Passo 5
Combinar as meias-reações para obter a reação total balanceada
- Multiplicando a redução da prata por
:
- Somando com a oxidação do alumínio:
os
se cancelam, resultando na reação global:
- Essa equação mostra que o alumínio metálico doa elétrons (é oxidado) e reduz íons prata
a prata metálica , o que devolve o brilho às colheres.
Passo 6
Interpretando no contexto do experimento
- A solução de bicarbonato de sódio atua como eletrólito: permite mobilidade iônica e fechamento do circuito iônico entre o alumínio e a prata, permitindo a transferência de carga (elétrons pelo metal, íons na solução).
- Na prática, o alumínio em contato com a superfície enegrecida (que contém
ligado a ou ) reduz esses íons a , liberando os ânions (sulfeto/óxido) para a solução ou formando outros compostos, e assim a superfície volta a apresentar prata metálica brilhante. - Note que reduzir
a (alternativa c ou d envolvendo sódio metálico) é improvável nas condições do experimento, e (alternativa b) seria a direção oposta àquela favorecida pelos potenciais dados.
Passo 7
Comparação com as alternativas e exclusão das erradas
- Alternativa a):
corresponde exatamente à reação que obtivemos — alumínio é oxidado e prata é reduzida. Parece correta.
- Alternativa b):
é a reação inversa: requer que
seja reduzido por prata metálica — contradiz a ordem de tendência fornecida (já que
tem maior tendência a receber elétrons).
- Alternativa c):
propõe redução de
a
, o que é muito desfavorável (sódio metálico não se forma em solução aquosa nas condições do experimento).
- Alternativa d):
também exige formação de
, improvável nas condições aquosas; além disso o enunciado dá a ordem de tendência que não favorece redução de
.
- Portanto, somente a alternativa a) é compatível com os dados e com o mecanismo químico plausível.
Resposta
a)