Considere uma pilha voltaica com ponte salina representada pela seguinte reação:
\mathrm{Ca}(\mathrm{s})+2 \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})
a) Qual é a direção dos elétrons no circuito externo?

Passo 1

O enunciado fornece a reação global da pilha:
\mathrm{Ca}(\mathrm{s})+2\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})
E pede: qual é a direção dos elétrons no circuito externo?

Passo 2

Vamos identificar quem perde e quem ganha elétrons (isto é, a espécie que é oxidada e a que é reduzida). Para isso olhe os estados de oxidação:
  • Cálcio metálico: \mathrm{Ca}(\mathrm{s}) tem estado de oxidação 0.
  • Íon cálcio: \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq}) tem estado +2.
  • Íon hidrogênio: \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) tem estado +1.
  • Hidrogênio gasoso: \mathrm{H}_{2}(\mathrm{g}) tem estado 0.
Quando um átomo vai de 0 para +2 ele perde dois elétrons — isso é oxidação. Quando o hidrogênio vai de +1 para 0 ele ganha elétrons — isso é redução.

Passo 3

Escrevendo as semi-reações para deixar claro quantos elétrons são transferidos:
\text{oxidação:}\quad \mathrm{Ca}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2e^{-}çã
\text{redução:}\quad 2\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) + 2e^{-} \rightarrow \mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})çã
Repare que os elétrons aparecem do lado dos produtos na oxidação (são gerados) e do lado dos reagentes na redução (são consumidos).

Passo 4

Em uma pilha os elétrons gerados na semi-reação de oxidação saem pelo eletrodo onde a oxidação ocorre, percorrem o circuito externo e chegam ao eletrodo onde ocorre a redução. O eletrodo onde ocorre a oxidação chama-se ânodo; o da redução chama-se cátodo.
Aqui:
  • ânodo = eletrodo de \mathrm{Ca}(\mathrm{s}) (onde \mathrm{Ca} é oxidado e gera 2e^{-});
  • cátodo = eletrodo em contato com \mathrm{H}^{+} (onde \mathrm{H}^{+} é reduzido e consome 2e^{-}).
Portanto os elétrons fluem do eletrodo de cálcio (ânodo) para o eletrodo onde ocorre a redução de \mathrm{H}^{+} (cátodo) através do circuito externo.

Passo 5

Observação prática rápida e motivadora: se a célula for desenhada com \mathrm{Ca} à esquerda e \mathrm{H}^{+} à direita, os elétrons vão da esquerda para a direita pelo fio externo. Lembre-se também que a corrente convencional (senso positivo) é no sentido oposto ao fluxo de elétrons.

Resposta

Os elétrons fluem do eletrodo de \mathrm{Ca} (ânodo) para o eletrodo onde \mathrm{H}^{+} é reduzido (cátodo).

Exercícios relacionados