Dados os potenciais de redução dos metais abaixo, responda os itens a seguir:
F e(a q)^2++2 e^- & F e(s) & Er e d^o=-0,44 V Z n(a q)^2++2 e^- & Z n(s) & Er e d^o=-0,76 V N i(a q)^2++2 e^- & N i(s) & Er e d^o=-0,25 V
a) Indique a ordem de oxidação de cada material. Justifique.
b) Qual(is) seria(m) utilizado(s) como metal(is) de sacrifício?
c) Faça o esboço de uma pilha de Fe e Zn. Quem seria o catodo e anodo? Qual seria o potencial da célula? Qual seria a energia livre de Gibbs?

Passo 1

O enunciado fornece os potenciais padrão de redução
ceFe^2+ + 2e- &-> Fe(s) & Ered^o &= -0,44 V, ceZn^2+ + 2e- &-> Zn(s) & Ered^o &= -0,76 V, ceNi^2+ + 2e- &-> Ni(s) & Ered^o &= -0,25 V
Queremos (a) ordenar os metais segundo a facilidade de oxidação, (b) indicar quais atuam como sacrífico e (c) montar uma pilha Fe/Zn, identificando ânodo, cátodo, Ecélulaé e De<a G.

Passo 2

Para ordenar a facilidade de oxidação usamos que quanto menor (mais negativo) for Ered^o, maior é a tendência de o metal ser oxidado. Ordenando
Ered^o(ceNi)=-0,25;V>; Ered^o(ceFe)=-0,44;V>; Ered^o(ceZn)=-0,76;V,
concluímos que a facilidade de oxidação é
ceZn>ceFe>ceNi

Passo 3

Metais de sacrifício são aqueles que oxidam antes do metal protegido. Logo, como
ceZn e ceFe têm Ered^o mais negativos que ceNi, ambos podem servir de sacrifício para proteger o níquel (ou ligas mais nobres).

Passo 4

Para a pilha ceZn/Fe o ânodo (oxidação) é o mais redutor, i.e.
ceZn(s) -> Zn^2+(aq) + 2e-,
e o cátodo (redução) é o menos redutor:
ceFe^2+(aq) + 2e- -> Fe(s)
O diagrama de célula fica
ceZn(s) | Zn^2+(aq) || Fe^2+(aq) | Fe(s)

Passo 5

O potencial de célula padrão é
Ecélula^o =Ecat^o - Eânodo^o =Ered^o(ceFe) - Ered^o(ceZn) =-0,44 -(-0,76)=+0,32 V éâ

Passo 6

A energia livre de Gibbs padrão é
De<a G^o = -n,F,Ecélula^o, é
com n=2 e F=9,6485times10^4 C/mol, então
De<a G^o = -2times9,6485times10^4times0,32 approx -6,17times10^4 J/mol approx -61,7 kJ/mol

Resposta

a) Tendência de oxidação: ceZn>ceFe>ceNi
b) Metais de sacrifício: ceZn e ceFe
c)
Anôdo: ceZn(s)->Zn^2++2e-
Cátodo: ceFe^2++2e- ->Fe(s)
Diagrama: ceZn(s)|Zn^2+(aq)||Fe^2+(aq)|Fe(s)
Ecélula^o=+0,32 Vé
De<a G^oapprox-6,17times10^4 J/mol

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