8- A pilha de zinco e óxido de prata é usada em relógios elétricos e em aparelhos de surdez. As reações da pilha são:
\mathrm{Zn}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Zn}(\mathrm{s}) \mathrm{E}^{\circ}=-0,763 \mathrm{~V}
\mathrm{Ag}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{s})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow 2 \mathrm{Ag}(\mathrm{s})+2 \mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}) \mathrm{E}^{\circ}=0,344 \mathrm{~V}
(a) Que substância é oxidada e que substância é reduzida durante a descarga da pilha?
(b) Qual o eletrodo positivo e qual o negativo?
(c) Qual a fem da pilha em condições padrão? 1,080 \mathrm{~V}

Passo 1

O enunciado apresenta uma pilha composta pelas semi-reações padrão (em condições padrão):
Zn^{2+}(aq) + 2e^{-} \to Zn(s),\quad E^\circ = -0,763\text{ V}
Ag_{2}O(s) + H_{2}O(l) + 2e^{-} \to 2Ag(s) + 2OH^{-}(aq),\quad E^\circ = 0,344\text{ V}
Precisa-se determinar:
(a) qual espécie é oxidada e qual é reduzida durante a descarga;
(b) qual eletrodo fica positivo (cátodo) e qual fica negativo (ânodo);
(c) a força eletromotriz padrão E^\circ_{\text{cel}}.

Passo 2

Para saber quem é reduzido (cátodo) e quem é oxidado (ânodo), comparamos os potenciais de redução E^\circ. A semi-reação com maior E^\circ tende a ser reduzida; a com menor E^\circ é revertida (oxidação). Aqui:
E^\circ_{\text{red}}(Ag_{2}O/Ag) = 0,344\text{ V} > E^\circ_{\text{red}}(Zn^{2+}/Zn) = -0,763\text{ V}.
Logo, a reação de prata é reduzida e a de zinco é oxidada.

Passo 3

Como o cátodo é onde ocorre redução e tem potencial maior, o eletrodo de prata (A g_{2}O/Ag) é o positivo. O ânodo é onde ocorre oxidação e tem potencial menor, o eletrodo de zinco (Zn/Z n^{2} ^{+}) é o negativo.

Passo 4

A força eletromotriz padrão da pilha é dada por
E^\circ_{\text{cel}} \;=\; E^\circ_{\text{red}}(\text{cátodo}) \;-\; E^\circ_{\text{red}}(\text{ânodo})áâ
E^\circ_{\text{cel}} = 0,344\text{ V} \;-\; \bigl(-0,763\text{ V}\bigr) = 1,107\text{ V}

Resposta

(a) Durante a descarga, \;Zn\to Zn^{2+}+2e^{-} (oxidação) e
\;Ag_{2}O+H_{2}O+2e^{-}\to2Ag+2OH^{-} (redução).
(b) O eletrodo de zinco é o negativo (ânodo) e o de prata é o positivo (cátodo).
(c) E^\circ_{\text{cel}}=1,107\text{ V}.

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