Uma fita de um determinado metal (que pode ser cobre, chumbo, zinco ou alumínio) foi enrolada em torno de um prego de ferro, e ambos mergulhados numa solução de água salgada.
Observou-se, após algum tempo, que o prego de ferro foi bastante corroído.
Dados os potenciais-padrão de redução,
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& & (aq)
& & & (
) \
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& &
&
&
& \
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& &
& \multicolumn{2}{|r|}{
} & (
) \
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& (aq) + &
& → &
& (
) \
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& (aq) &
& &
& (
) \
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Observou-se, após algum tempo, que o prego de ferro foi bastante corroído.
Dados os potenciais-padrão de redução,
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Passo 1
O que o enunciado pede: identificar qual dos metais (cobre, chumbo, zinco ou alumínio) formou a fita que foi enrolada no prego de ferro, sabendo que depois de um tempo o prego de ferro ficou bastante corroído.
Informações relevantes dadas no enunciado (retirei os valores da tabela fornecida):
Informações relevantes dadas no enunciado (retirei os valores da tabela fornecida):
- Potencial-padrão de redução de
: . - Potencial-padrão de redução de
: . - Potencial-padrão de redução de
: . - Potencial-padrão de redução de
: . - O valor de
não foi apresentado na tabela fornecida (está em branco na tabela).
Passo 2
Conceito essencial (explicado com calma): quando dois metais diferentes ficam em contato elétrico e imersos num eletrólito (aqui, água salgada), ocorre uma célula galvânica. O metal que tem maior tendência a ser reduzido (potencial-padrão de redução mais positivo) vira o cátodo e NÃO se corrói; o metal que tem menor tendência a ser reduzido (potencial mais negativo) age como ânodo e SE OXIDA, ou seja, corrói. Em linguagem mais direta: o metal com potencial-padrão mais negativo é o que perde elétrons (oxida) e corroerá se estiver em contato com um metal de potencial mais positivo.
Fórmula prática que vamos usar: para uma célula formada por dois pares redox, a força eletromotriz padrão é
Fórmula prática que vamos usar: para uma célula formada por dois pares redox, a força eletromotriz padrão é
Se
a reação espontânea é a que corresponde ao metal do lado do ânodo oxidando-se (ou seja, o ânodo corrói). Para decidir qual metal corrói, comparamos diretamente os valores de
: o menor
(mais negativo) é o ânodo (corrói) quando emparelhado com um metal de
maior.
Passo 3
Comparação concreta: se a fita for de cobre, os potenciais são
e
. O cátodo será o cobre (valor maior) e o ânodo será o ferro (valor menor). Calculamos a força da célula:
Como
, a reação espontânea envolve ferro oxidando-se (perdendo elétrons) e cobre sendo reduzido: portanto o ferro corrói. Isso explica o prego bastante corroído se a fita for cobre.
Passo 4
Verificação das outras opções para eliminar as que não causariam corrosão do ferro:
- Se a fita for zinco:
. Comparando com ferro ( ), o ferro tem potencial mais positivo, então o ferro seria o cátodo e o zinco o ânodo. Calculamos
Aqui
indica que o zinco se oxida (corrói) e protege o ferro. Logo, se a fita fosse zinco, o prego NÃO deveria ficar bastante corroído.
- Se a fita for alumínio:
. Comparando com ferro, o alumínio tem potencial muito mais negativo, então o alumínio seria o ânodo e corroeria, protegendo o ferro. Calculamos
o que mostra que o alumínio se oxida espontaneamente e o ferro fica protegido. Portanto fita de alumínio também não explicaria o prego muito corroído.
- Sobre chumbo: o enunciado deixou o valor de
em branco na tabela fornecida, então com estrita fidelidade aos dados do enunciado não podemos usá-lo diretamente. (Para informação extra: o valor tabulado comum é ; se usássemos esse número, obteríamos , o que também indicaria ferro como ânodo e corroendo. Mas ressalto que esse valor NÃO foi dado na tabela do enunciado — estava em branco — então não podemos basear a resposta somente nele.)
Passo 5
Conclusão lógica usando apenas os valores fornecidos na tabela: como o prego de ferro ficou bastante corroído, isso indica que o outro metal da fita tinha um potencial-padrão de redução mais positivo que o ferro (ou seja, era mais nobre) — entre as opções cujos potenciais foram efetivamente fornecidos na tabela, o único que satisfaz claramente isso é o cobre (
é maior que
). Zinco e alumínio têm potenciais mais negativos e, se fossem a fita, teriam sido eles a corroer, protegendo o ferro. O chumbo não teve seu potencial fornecido na tabela, então não podemos escolhê‑lo com base exclusiva nos dados do enunciado.
Resposta
Cobre