A bateria de chumbo/ácido, utilizada na geração de energia elétrica para automóveis, pode ser recarregada pelo próprio dínamo do veículo.
\begin{tabular}{cc}
\hline Semi-reação &
red. (V) \
\hline
&
\
\rightleftharpoons \mathrm{PbSO}{4(\mathrm{~s})}+2 \mathrm{H}{2} \mathrm{O}{ }_{(\mathrm{l})}) & \
\hline
&
\
\hline
\hline Semi-reação &
\hline
\rightleftharpoons \mathrm{PbSO}{4(\mathrm{~s})}+2 \mathrm{H}{2} \mathrm{O}{ }_{(\mathrm{l})}) & \
\hline
\hline
Passo 1
O enunciado fornece duas semi‑reações com seus potenciais padrão de redução (valores tirados da tabela do enunciado):
O que vamos encontrar (objetivos que normalmente a questão pede):
- o potencial padrão da célula
(tensão padrão da pilha); - a equação global da reação da célula, balanceada (ou seja, combinar as semi‑reações e cancelar os elétrons).
Passo 2
Princípio para escolher quais semi‑reações são redução e oxidação:
- A semi‑reação com o maior potencial padrão de redução
tende a ser reduzida (funciona como cátodo) porque é mais favorável a receber elétrons. - A outra semi‑reação será oxidada (anodo): para escrevê‑la como oxidação, invertemos a semi‑reação dada e, se quisermos, lembramos que o potencial de oxidação é o negativo do potencial de redução.
Fórmula prática para o potencial da célula padrão:
Aqui, “cátodo” é a semi‑reação que será reduzida (a de maior
) e “anodo” é a outra (a que será oxidada). Na fórmula,
e
são os potenciais de redução listados na tabela (antes de inverter qualquer semi‑reação).
Passo 3
Aplicando a regra ao caso dado (usando os números da tabela):
- Compare os potenciais:
e . O maior é , logo essa semi‑reação será o cátodo (redução). - A outra (
) será o ânodo (vai se oxidar).
Calculepela fórmula:
Interpretação rápida:
indica que, nas condições-padrão, a reação global é espontânea no sentido escrito (o que corresponde ao funcionamento normal da bateria ao descarregar).
Passo 4
Agora vamos montar as semi‑reações conforme vamos usá‑las para obter a equação global. Peguei as semi‑reações exatamente da tabela:
- Semi‑reação escolhida como cátodo (redução), escrita na forma dada:
- Semi‑reação escolhida como ânodo: devemos usar a forma de oxidação, então invertemos a que foi fornecida na tabela. A tabela deu
Invertendo (para representar oxidação), fica
(observe que ao inverter a semi‑reação, o sinal do potencial também se inverteria se quiséssemos escrever o potencial de oxidação; aqui usamos a fórmula do passo anterior que já trata disso corretamente).
Passo 5
Somamos as duas semi‑reações (os elétrons se cancelam porque ambas têm
):
Escrevendo-as uma abaixo da outra para somar:
Escrevendo-as uma abaixo da outra para somar:
Somando termo a termo e cancelando
, obtemos:
Passo 6
Reescrevendo a equação para uma forma mais familiar usando ácido sulfúrico:
- Note que
.
Portanto, rearranjando (colocando reagentes do lado esquerdo) obtemos a equação clássica da descarga da bateria chumbo‑ácido:
Esta é a reação global balanceada que acompanha o potencial padrão calculado anteriormente.
Passo 7
Resumo conceitual rápido (para mandar bem na prova):
- Para montar a pilha, escolha como cátodo a semi‑reação com maior
(mais positiva). A outra será o ânodo (será oxidada). - Use
. - Ao somar semi‑reações, ajuste coeficientes (se necessário) para igualar elétrons, some e cancele os elétrons, e reorganize íons/hidrogênio/água para chegar à forma final balanceada.
Você já viu isso passo a passo — é o mesmo procedimento em qualquer pilha. Vai dar certo!