Na pilha de Daniell tradicional, qual afirmação está correta?
a) O eletrodo de cobre funciona como ânodo.
b) O zinco sofre redução.
c) Os elétrons fluem do cobre para o zinco.
d) A ponte salina evita o acúmulo de cargas nas soluções.
e) O cobre libera íons \mathrm{Cu}^{2+} para a solução.

Passo 1

O enunciado pergunta: “Na pilha de Daniell tradicional, qual afirmação está correta?” As alternativas fornecidas são:
a) O eletrodo de cobre funciona como ânodo.
b) O zinco sofre redução.
c) Os elétrons fluem do cobre para o zinco.
d) A ponte salina evita o acúmulo de cargas nas soluções.
e) O cobre libera íons \mathrm{Cu}^{2+} para a solução.

Passo 2

Vamos descrever claramente a pilha de Daniell tradicional (sem resolver nada ainda, só montar o cenário). A pilha típica tem duas semi-células:
  • Semi-célula de zinco: eletrodo de zinco metálico \mathrm{Zn(s)} imerso em solução contendo \mathrm{Zn}^{2+} (por exemplo \mathrm{ZnSO_4}).
  • Semi-célula de cobre: eletrodo de cobre metálico \mathrm{Cu(s)} imerso em solução contendo \mathrm{Cu}^{2+} (por exemplo \mathrm{CuSO_4}).
    As duas soluções estão conectadas eletricamente por uma ponte salina (ou ponte iônica) e os eletrodos por um fio externo onde circulam os elétrons. Esse é o arranjo clássico.

Passo 3

Agora preciso explicar oxidação e redução, e as semi-reações envolvidas — isso é essencial para entender qual eletrodo faz o quê.
  • Oxidação é a perda de elétrons; redução é o ganho de elétrons. Em uma pilha galvânica (como a Daniell), a reação espontânea ocorre de forma que uma espécie é oxidada (no ânodo) e outra é reduzida (no cátodo).
  • As semi-reações padrão da pilha de Daniell são: \text{anódica (oxidação):}\quad \mathrm{Zn(s)} \rightarrow \mathrm{Zn^{2+}(aq)} + 2\mathrm{e^-}óçã
\text{catódica (redução):}\quad \mathrm{Cu^{2+}(aq)} + 2\mathrm{e^-} \rightarrow \mathrm{Cu(s)}óçã
Expliquei cada símbolo: \mathrm{Zn(s)} e \mathrm{Cu(s)} são os metais sólidos; \mathrm{Zn^{2+}(aq)} e \mathrm{Cu^{2+}(aq)} estão em solução aquosa; \mathrm{e^-} representa elétron(s).

Passo 4

A partir das semi-reações podemos identificar papéis e direção de fluxo de elétrons:
  • Quem é oxidado? \mathrm{Zn} perde elétrons, então o zinco é oxidado e, por definição, está atuando como ânodo. Logo, o eletrodo de zinco é o ânodo.
  • Quem é reduzido? \mathrm{Cu^{2+}} ganha elétrons e se deposita como \mathrm{Cu(s)}, portanto a semi-reação de cobre é a redução e o eletrodo de cobre é o cátodo.
  • Direção dos elétrons: elétrons fluem sempre do ânodo para o cátodo através do fio externo. Portanto aqui os elétrons fluem do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre.

Passo 5

Explicação didática da ponte salina e por que ela existe (isso responde direta e conceitualmente a uma das alternativas):
  • Quando \mathrm{Zn} se oxida, \mathrm{Zn^{2+}} é liberado na solução do lado do zinco, aumentando a carga positiva naquela solução. Simultaneamente, \mathrm{Cu^{2+}} é consumido na solução do lado do cobre, diminuindo a carga positiva desse lado. Sem compensação iônica, isso criaria acúmulo de cargas que logo impediria a continuidade da reação (campo elétrico crescente impediria mais elétrons de sair do ânodo).
  • A ponte salina permite o fluxo de íons inertes (por exemplo \mathrm{NO_3^-} ou \mathrm{Cl^-} em direção ao lado onde sobra carga positiva, e contra-íons \mathrm{K^+} em direção ao lado onde falta carga positiva), mantendo a neutralidade elétrica macroscópica das soluções. Assim, a ponte salina evita o acúmulo de cargas nas soluções e permite que a corrente elétrica continue a fluir.

Passo 6

Agora avalio cada alternativa usando o que foi explicado:
a) “O eletrodo de cobre funciona como ânodo.” — falsa. Pelo passo 4 vimos que o cobre é o cátodo (redução), não o ânodo.
b) “O zinco sofre redução.” — falsa. Pelo passo 3 o zinco é oxidado ( \mathrm{Zn} \rightarrow \mathrm{Zn^{2+}} + 2\mathrm{e^-}), ou seja, sofre oxidação, não redução.
c) “Os elétrons fluem do cobre para o zinco.” — falsa. Os elétrons fluem do ânodo para o cátodo; aqui fluem do zinco para o cobre, não o contrário.
d) “A ponte salina evita o acúmulo de cargas nas soluções.” — verdadeira. Isso é precisamente a função da ponte salina: permitir migração iônica que mantém a neutralidade e evita bloqueio da corrente por acúmulo de carga.
e) “O cobre libera íons \mathrm{Cu}^{2+} para a solução.” — falsa no sentido da operação espontânea da pilha de Daniell: na reação espontânea \mathrm{Cu^{2+}} é consumido (reduzido) e se deposita como \mathrm{Cu(s)}; o cobre metálico não está liberando \mathrm{Cu^{2+}}.

Resposta

d) A ponte salina evita o acúmulo de cargas nas soluções.

Exercícios relacionados