Qual é o eletrodo positivo de uma pilha de Daniell e que tipo de reação ele sofre? E quanto ao eletrodo negativo?

Passo 1

O que o enunciado pede:
  • Identificar qual é o eletrodo positivo da pilha de Daniell e dizer que tipo de reação ele sofre.
  • Identificar qual é o eletrodo negativo da pilha de Daniell e dizer que tipo de reação ele sofre.
Informações que usaremos (dados típicos e padrão da pilha de Daniell):
  • A pilha de Daniell é formada por um eletrodo de zinco imerso em solução de \mathrm{Zn^{2+}} e um eletrodo de cobre imerso em solução de \mathrm{Cu^{2+}}.
  • Vamos considerar as semi-reações usuais de cada metal nas suas soluções aquosas.

Passo 2

O que é um eletrodo e a diferença entre anodo e cátodo (explicação didática):
  • Um eletrodo é a superfície metálica onde ocorrem as semi-reações de oxi-redução. Na pilha, há dois eletrodos conectados por um circuito externo e por uma ponte salina (ou similar).
  • Oxidação é a perda de elétrons; redução é o ganho de elétrons.
  • Anodo é o eletrodo onde ocorre oxidação (perda de elétrons). Cátodo é o eletrodo onde ocorre redução (ganho de elétrons).
  • Em uma pilha galvânica (como a Daniell), o cátodo é o eletrodo positivo e o ânodo é o eletrodo negativo. Isto porque os elétrons fluem do ânodo para o cátodo pelo circuito externo, fazendo do cátodo o polo de maior potencial (positivo) em relação ao ânodo.

Passo 3

Escrever e entender as semi-reações da pilha de Daniell:
  • Semi-reação de oxidação (no zinco):
\mathrm{Zn(s)} \longrightarrow \mathrm{Zn^{2+}(aq)} + 2\,\mathrm{e^-}
Explicação: o zinco metálico perde dois elétrons e vai para a solução como íon \mathrm{Zn^{2+}}. Isso é oxidação — perda de elétrons — portanto ocorre no ânodo.
  • Semi-reação de redução (no cobre):
\mathrm{Cu^{2+}(aq)} + 2\,\mathrm{e^-} \longrightarrow \mathrm{Cu(s)}
Explicação: os íons \mathrm{Cu^{2+}} na solução ganham dois elétrons e se depositam como cobre metálico. Isso é redução — ganho de elétrons — portanto ocorre no cátodo.

Passo 4

Por que o eletrodo de cobre é o positivo (cátodo) e o de zinco o negativo (ânodo)? (razão prática e pelo potencial padrão)
  • Regra prática: entre duas semi-reações escritas como reduções, aquela com maior potencial de redução padrão ( E^\circ) tende a ser reduzida (será o cátodo); a outra será oxidada (ânodo).
  • Valores padrão (típicos):
E^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}) = +0,34\,\text{V}
E^\circ(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}) = -0,76\,\text{V}
  • O eletrodo com maior E^\circ (no caso \mathrm{Cu^{2+}/Cu}) é reduzido → cátodo (positivo). O outro (zinco) é oxidado → ânodo (negativo).
  • Potencial da pilha (verificação):
E^\circ_{\text{pilha}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ânodo}} = +0,34 - (-0,76) = +1,10\,\text{V}áâ
Isso mostra que a reação espontânea é a oxidação do zinco e redução do cobre, confirmando os papéis acima.

Passo 5

Recapitulando de forma prática — como identificar rápido numa questão:
  • Escreva as duas semi-reações como reduções e compare E^\circ. A maior E^\circ → redução → cátodo (positivo). A menor E^\circ → será oxidada → ânodo (negativo).
  • No caso concreto da pilha de Daniell (Zn/Cu): zinco oxida, cobre reduz — memorizando isso você resolve a maioria dos exercícios sobre Daniell.

Resposta

Eletrodo positivo: \mathrm{Cu} (cátodo), sofre redução: \mathrm{Cu^{2+}(aq)} + 2\,\mathrm{e^-} \longrightarrow \mathrm{Cu(s)}
Eletrodo negativo: \mathrm{Zn} (ânodo), sofre oxidação: \mathrm{Zn(s)} \longrightarrow \mathrm{Zn^{2+}(aq)} + 2\,\mathrm{e^-}

Exercícios relacionados