A bateria de níquel-cádmio, usada em dispositivos que funcionam com bateria, usa a seguinte reação redox para gerar eletricidade:
Qual é o eletrodo positivo?
Identifique as substâncias oxidadas e reduzidas e, também, o agente oxidante e o redutor.
Identifique as substâncias oxidadas e reduzidas e, também, o agente oxidante e o redutor.
Passo 1
O enunciado dá a reação global da descarga de uma bateria de níquel-cádmio:
As perguntas são:
- Qual é o eletrodo positivo?
- Quais substâncias são oxidadas e reduzidas?
- Qual é o agente oxidante e qual é o agente redutor?
Informações relevantes fornecidas:
- Todas as espécies estão explícitas na reação global:
, , , , . - A reação ocorre em meio básico (a presença de hidróxidos nos produtos sugere eletrólito alcalino típico do NiCd).
- Não há outras informações externas; tudo que precisamos está na equação dada.
Passo 2
Entendendo como descobrir oxidação/redução: método dos números de oxidação. Vamos aprender isso de forma prática e fácil.
Regra básica útil aqui: em compostos, o oxigênio costuma ter número de oxidação (exceto peróxidos), e hidrogênio ligado a não-metais tem
. Nos íons hidróxido
, o oxigênio é
e o hidrogênio
, total da unidade
é
.
Regra básica útil aqui: em compostos, o oxigênio costuma ter número de oxidação
Agora calculamos números de oxidação dos elementos que mudam:
- Em
: metal elementar tem número de oxidação . - Em
: cada é , então os dois dão ; para o composto neutro, o cátion Cd tem que ser . Logo Cd passa de para . - Em
: cada O é , dois O dão , o composto é neutro, então Ni deve ser . Logo Ni em tem número de oxidação . - Em
: cada é , dois dão ; Ni então é . Logo Ni passa de para .
Resumo dos números de oxidação relevantes:
Passo 3
Interpretando as mudanças de números de oxidação:
- Se um elemento aumenta seu número de oxidação (aumenta valor numérico positivo), significa perda de elétrons → oxidação. Aqui
perdeu elétrons → é oxidado. - Se um elemento diminui seu número de oxidação, significa ganho de elétrons → redução. Aqui
ganhou elétrons → é reduzido.
Então já detectamos quais espécies são oxidadas e reduzidas. Vamos agora escrever as meias-reações (metade oxidação e metade redução) mostrando os elétrons, para ficar bem claro.
Passo 4
Construindo as meias-reações no meio básico (útil porque baterias NiCd usam eletrólito alcalino):
Meia-reação de oxidação (ânodo), onde o metal Cd perde elétrons:
Explicação: para formar
precisamos de duas unidades
; a carga final dos produtos requer que 2 elétrons saiam para conservar carga.
Meia-reação de redução (cátodo), onde
ganha elétrons:
Verificação das massas e cargas: à esquerda temos oxigênios e hidrogênios balanceados com a direita; os
à esquerda tornam a carga compatível com os
à direita.
Passo 5
Somando as duas meias-reações para checar que recuperamos a reação global:
Some as equações da Parte 4; os se cancelam e os
aparecem em ambos os lados e também se cancelam. O que resta é
Some as equações da Parte 4; os
que é exatamente a equação dada no enunciado — ótimo, consistência confirmada.
Passo 6
Identificando o eletrodo positivo: conceito importante e prático (você vai ver isso em prova).
- Em uma pilha (circuito gerador de corrente), a redução ocorre no cátodo.
- O eletrodo que sofre redução é, na pilha voltaíca (galvânica), o eletrodo positivo (porque é onde os elétrons entram vindo do circuito externo).
Aqui a redução ocorre na meia-reação do níquel (redução dea ). Portanto o eletrodo positivo é o eletrodo de níquel, associado ao par .
Passo 7
Resumo final — quem é oxidado/reduzido e quem age como agente:
- Substância oxidada:
(vai de a ). - Substância reduzida:
(o Ni vai de a ), ou de modo equivalente no é reduzido. - Agente oxidante (aceita elétrons):
— ele causa a oxidação do Cd ao ganhar elétrons. - Agente redutor (doa elétrons):
— ele causa a redução do Ni ao doar elétrons.
Resposta
Eletrodo positivo: o eletrodo de níquel (
).
Substância oxidada: .
Substância reduzida: (Ni de
para
).
Agente oxidante: .
Agente redutor: .
Substância oxidada:
Substância reduzida:
Agente oxidante:
Agente redutor: