Considere a célula galvânica
. Qual alternativa está correta?
a) O Zn é o cátodo e os elétrons fluem de
.
b) O Zn é o ânodo e os elétrons fluem de
.
c) O Cu é o ânodo e ocorre redução no Zn.
d) A ponte salina serve para transportar elétrons entre os eletrodos.
e) O fluxo de íons na ponte salina ocorre sempre do cátodo para o ânodo, independentemente do sistema.
a) O Zn é o cátodo e os elétrons fluem de
b) O Zn é o ânodo e os elétrons fluem de
c) O Cu é o ânodo e ocorre redução no Zn.
d) A ponte salina serve para transportar elétrons entre os eletrodos.
e) O fluxo de íons na ponte salina ocorre sempre do cátodo para o ânodo, independentemente do sistema.
Passo 1
O enunciado dá a célula galvânica
e pede que escolha a alternativa correta entre as opções (a) a (e).
Informações relevantes fornecidas:
Informações relevantes fornecidas:
- Eletrodos:
e . - É uma célula galvânica (ou seja, espontânea como apresentada pelo enunciado).
- As alternativas descrevem quem é ânodo/cátodo, o sentido dos elétrons, função da ponte salina e direção do fluxo de íons.
Passo 2
Entendendo os conceitos básicos (passo-a-passo, sem pressa):
- Oxidação é a perda de elétrons. Uma meia-reação de oxidação tem a forma, por exemplo,
. - Redução é o ganho de elétrons. Uma meia-reação de redução tem a forma, por exemplo,
. - Na célula eletroquímica: o ânodo é o eletrodo onde ocorre oxidação; o cátodo é o eletrodo onde ocorre redução.
- Os elétrons saem do ânodo, via circuito externo, e vão para o cátodo. Ou seja, sentido dos elétrons:
.
Passo 3
Vamos usar os potenciais padrão de redução (esses valores são fundamentais para decidir quem reduz e quem oxida). As meias-reações e seus potenciais padrão são:
Interpretação importante: quanto mais positivo o
de redução, maior a tendência daquele par iônico ser reduzido (ou seja, melhor aceitador de elétrons).
Passo 4
Comparando os
:
tem
(mais positivo) e
tem
(mais negativo). Portanto:
-
tem maior tendência a ser reduzido, então a meia-reação de redução ocorrerá no eletrodo de cobre: - Consequentemente, o zinco será oxidado:
Logo, os elétrons fluem de
para
:
.
Passo 5
Escrevendo a reação global e calculando a tensão da célula (confirmação de espontaneidade):
Meia-oxidação (ânodo):
Meia-oxidação (ânodo):
Meia-redução (cátodo):
Reação global:
Tensão padrão da célula:
Como
, a reação é espontânea na direção escrita (Zn oxida, Cu2+ reduz), compatível com uma célula galvânica.
Passo 6
Função da ponte salina e fluxo de íons (para responder às alternativas d) e e)):
- A ponte salina não transporta elétrons; ela permite o fluxo de íons (cargas) para manter neutralidade elétrica nas duas semicélulas, evitando que o processo pare por acúmulo de carga. Logo, afirmar que ela transporta elétrons é incorreto.
- Direção típica dos íons na ponte: cátions migram para o cátodo (para neutralizar o excesso de carga negativa gerada pela redução) e ânions migram para o ânodo (para neutralizar o excesso de carga positiva gerada pela oxidação). Isso depende de qual eletrodo é ânodo/cátodo no sistema particular — não é uma regra fixa “sempre do cátodo para o ânodo”. Portanto a alternativa que diz que o fluxo de íons ocorre sempre do cátodo para o ânodo está errada.
Passo 7
Agora avalio as alternativas rapidamente com base nos passos anteriores:
- (a) “O Zn é o cátodo e os elétrons fluem de
.” — falso (é o inverso: Zn é ânodo). - (b) “O Zn é o ânodo e os elétrons fluem de
.” — verdadeiro (coincide com a análise e com ). - (c) “O Cu é o ânodo e ocorre redução no Zn.” — falso (contradiz quem reduz/oxida).
- (d) “A ponte salina serve para transportar elétrons entre os eletrodos.” — falso (transporta íons, não elétrons).
- (e) “O fluxo de íons na ponte salina ocorre sempre do cátodo para o ânodo, independentemente do sistema.” — falso (direção depende do que está ocorrendo; regra correta: cátions → cátodo e ânions → ânodo, que não é sempre “cátodo → anodo” para todos os íons).
Resposta
b)