Que aconteceria se adicionamos um pedaço de cobre metálico ao ácido clorídrico 1M. Que acontecerá se adicionamos Níquel metálico ao ácido? Dados:
Passo 1
O enunciado pede: ao adicionar um pedaço de metal (primeiro cobre, depois níquel) a uma solução de ácido clorídrico
, o que vai acontecer? Em particular, queremos saber se o metal é oxidado pelo ácido (isto é, se o metal se dissolve formando íons e liberando
) ou se não ocorre reação apreciável. \n
As informações dadas são: e
. \n
Dados que vamos usar (valores padrão conhecidos): potencial padrão da meia-reação é
. \n
O que precisamos responder para cada metal: (1) a reação é espontânea em condições padrão aproximadas? (2) se for, quais são os produtos práticos na solução?
As informações dadas são:
Dados que vamos usar (valores padrão conhecidos): potencial padrão da meia-reação
O que precisamos responder para cada metal: (1) a reação
Passo 2
Estratégia e conceito básico (explicado passo a passo, sem pular etapas). \n
Quando um metal pode ser oxidado por
produzindo
, a meia-reação global é
Quando um metal
Para decidir se isto é espontâneo em condições padrão usamos o potencial padrão da célula
. A regra prática é: escolher qual meia-reação será redução (cátodo) e qual será oxidação (ânodo), e calcular
No nosso caso a redução (se ocorrer) é
com
. A oxidação hipotética é
; o potencial padrão dado no enunciado é para a redução oposta
, que chamaremos de
. \n
Assim, para a reação metal + ácido:
Assim, para a reação metal + ácido:
Interpretação do sinal:
- Se
então a reação global é espontânea (a favor dos produtos) sob condições padrão. - Se
então a reação global não é espontânea (favor dos reagentes) sob condições padrão. \n
Também podemos quantificar a posição de equilíbrio ligandoà constante de equilíbrio pela relação (à temperatura ):
o que dá
Na prática usamos a versão em log10 e a constante empírica:
onde
é o número de elétrons trocados (aqui
), e
é
a
. Isso nos dá uma ideia numérica de quão favorável é a reação.
Passo 3
Aplicando ao cobre: cálculo do potencial de célula. \n
O dado é . Então
O dado é
Como
é negativo, a reação
não é espontânea em condições padrão. Na prática isso significa que um pedaço de cobre metálico colocado em
não se dissolve liberando
de modo apreciável — você não verá bolhas de hidrogênio por reação direta do ácido com o cobre. \n
Observação prática e empática: isso explica por que metais nobres como o cobre não são atacados por ácidos não oxidantes comuns — é preciso um agente oxidante mais forte (por exemplo ou cloração/oxigênio em determinadas condições) para oxidar o cobre.
Observação prática e empática: isso explica por que metais nobres como o cobre não são atacados por ácidos não oxidantes comuns — é preciso um agente oxidante mais forte (por exemplo
Passo 4
Quantificando quão desfavorável é a reação do cobre (usar Nernst/energia). \n
Usamos a relação para com
e
:
Usamos a relação para
Portanto
Interpretação: o equilíbrio está fortemente deslocado para os reagentes (metal sólido +
), então praticamente nada de
é formado por essa rota. Isso confirma a conclusão qualitativa do passo anterior. (Respira fundo — cobre é resistente ao HCl simples.)
Passo 5
Aplicando ao níquel: cálculo do potencial de célula. \n
O dado é . Então
O dado é
Como
é positivo, a reação
é espontânea em condições padrão. Na prática, ao colocar um pedaço de níquel em
deve ocorrer corrosão/ataque: o níquel é oxidado a
que ficará em solução como
, e você verá formação de bolhas de
(gás hidrogênio).
Passo 6
Quantificando quão favorável é a reação do níquel (usar Nernst/energia). \n
Usando e
:
Usando
Então
Interpretação: equilíbrio fortemente a favor dos produtos — uma quantidade significativa de
será formada e
liberado. Em soluções práticas você verá reações ocorrendo de forma perceptível.
Passo 7
Comentários práticos e limitações (o que pode afetar o que acontece no laboratório). \n
- A análise acima usa potenciais padrão (condições próximas a 1 M). Como a solução do enunciado é
de , a aproximação padrão é razoável. \n - A cinética (velocidade) da reação pode variar: mesmo que uma reação seja termodinamicamente favorável, ela pode ser lenta se houver filme passivante sobre o metal. Para o níquel a reação costuma ocorrer visivelmente; para alguns metais mesmo termodinamicamente favoráveis a oxidação pode ser lenta. \n
- Para o cobre: se houver um agente oxidante adicional (por exemplo
dissolvido sob certas condições, cloração, ou ácido nítrico) então o cobre pode ser oxidado. Mas com não oxidante puro, cobre é resistente. \n - Produtos esperados: para níquel a solução ficará contendo
(na prática como , que tem coloração esverdeada/azulada clara dependendo da concentração) e liberará . Para cobre não há formação apreciável de por essa rota.
Passo 8
Resumo final consolidado (para você decorar e usar na prova): \n
- Calcule
.\n - Se o resultado for positivo → metal é oxidado por
(reage, formando e ).\n - Se for negativo → não reage de forma apreciável com
(não forma ).\n
Pratique esse raciocínio rápido na prova: verifique o sinal do potencial do metal e compare com(hidrogênio). Você tá indo bem — isso é exatamente o tipo de coisa que aparece em prova e que dá para resolver rapidinho.
Resposta
Cobre: não reage de forma apreciável com
; não há liberação de
(
;
).\n
Níquel: reage com , formando
e liberando
(
;
).
Níquel: reage com