Uma equipe de engenheiros ambientais está desenvolvendo sensores autônomos para monitoramento da qualidade da água em regiões remotas. Para alimentá-los, projetam uma célula galvânica simples, utilizando eletrodos metálicos imersos em soluções aquosas adequadas. O sistema proposto utiliza eletrodos de zinco (Zn) e cobre (Cu), conectados por um fio metálico externo e uma ponte salina contendo uma solução de KNO3. As semirreações envolvidas são:
& Zn(s) Zn^2+ (aq)+2 e^- & Cu^2+ ( (qq) )+2 e^- Cu(s)
Sabendo que a voltagem padrão da célula é 1,10 V, qual metal está sendo espontaneamente oxidado? Justifique com base nos potenciais padrão de eletrodo: E^circ(Zn^2+ / Zn)=-0,76 V, E^circ(Cu^2+ / Cu)=+0,34 V

Passo 1

Então, o enunciado diz que temos uma pilha galvânica com eletrodos de zinco (Zn) e cobre (Cu), imersos em soluções aquosas, ponte salina de KNO₃, e que a tensão padrão da célula é 1,10 V. Queremos descobrir qual metal está sendo oxidado espontaneamente, usando os potenciais padrão:
Conteúdo: eletroquímica básica (reações de oxirredução, potenciais padrão, ânodo e cátodo).
O que precisamos:
  1. Entender o conceito de potencial padrão de eletrodo.
  2. Saber que, num processo espontâneo, o eletrodo com potencial de redução mais baixo vira ânodo (oxida) e o com potencial maior vira cátodo (reduz).
  3. Calcular para verificar consistência.

Passo 2

Primeiro, lembre que o potencial padrão é dado para a reação de redução. Quanto mais positivo, maior é a tendência de ganhar elétrons (ser reduzido).
Comparando:
  • Zinco:
  • Cobre:
Logo, o cobre tem maior tendência a se reduzir (virar Cu metálico), enquanto o zinco tem menos tendência (e então é o que se oxida).
Portanto, Zn será o ânodo (oxida: ) e Cu será o cátodo (reduz: ).

Passo 3

Para garantir que essa montagem dá E^circpilha = E^circcátodo - E^circânodo = E^circ(Cu^2+/Cu) - E^circ(Zn^2+/Zn) = +0,34 - (-0,76) = +1,10;V , calculamos:
áâ
O sinal positivo confirma que, nesta direção (Zn oxida e Cu reduz), a reação é espontânea.

Resposta

O metal que se oxida espontaneamente é o zinco (Zn), pois seu potencial de redução é mais baixo e, no ânodo, ele perde elétrons.

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