a) Explique o que ocorre com os ions e os elétrons em cada eletrodo durante o funcionamento da pilha.

Passo 1

O enunciado pede para explicarmos o que acontece com os íons e os elétrons em cada eletrodo durante o funcionamento de uma pilha (célula galvânica). O conteúdo aqui é eletroquímica básica, envolvendo as semirreações de oxidação e redução nos eletrodos, além do papel do circuito externo e ponte salina.

Passo 2

Identificamos os dois eletrodos da pilha:
– O eletrodo onde ocorre oxidação chama-se ânodo.
– O eletrodo onde ocorre redução chama-se cátodo.

Passo 3

No ânodo (oxidação):
– Átomos do metal ou espécie reduzida perdem elétrons segundo uma semirreação do tipo
\text{M} \;\to\;\text{M}^{n+} \;+\; n\,e^-
– Os elétrons e^- liberados migram pelo circuito externo, fluindo do ânodo para o cátodo.
– Os íons \text{M}^{n+} formados passam para a solução, aumentando a concentração de cátions nessa meia-célula.

Passo 4

No cátodo (redução):
– Íons positivos vindos da solução recebem elétrons que chegam pelo circuito externo e se reduzem, por exemplo:
\text{M}^{n+}\;+\;n\,e^- \;\to\;\text{M}
– Os elétrons consumidos vêm do ânodo através do fio externo.
– Os íons \text{M}^{n+} são retirados da solução, diminuindo a concentração de cátions, e parte deles pode se depositar como metal sólido no eletrodo.

Passo 5

Para manter o balanço de cargas em cada compartimento, íons da ponte salina ou do eletrólito de separação migram assim:
– Anions (por exemplo, \text{NO}_3^-) vão para a meia-célula do ânodo, compensando o excesso de \text{M}^{n+}.
– Cátions (por exemplo, \text{K}^+) vão para a meia-célula do cátodo, compensando a falta de cátions na redução.

Resposta

No ânodo há oxidação: metal ou espécie perde elétrons, formando cátions que entram na solução, e os elétrons fluem pelo circuito externo em direção ao cátodo. No cátodo esses elétrons são usados para reduzir cátions da solução, que se depositam como metal ou espécie reduzida. Para equilibrar cargas, anions migram para o ânodo e cátions para o cátodo através da ponte salina.

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