Questão 1- Evite comprar conserva cuja lata esteja amassada, porque a lata de folha de flandres (uma liga de ferro e carbono) tem uma proteção de estanho que pode se romper quando a lata sofre um impacto. Nesse caso, formar-se uma pilha e haverá contaminação da conserva. Considerando os valores dos potenciais-padrão de eletrodo:
a) Escreva a equação de funcionamento da pilha.
b) É correto afirmar que: “São os íons
que contaminam a conserva na situação descrita no texto acima”? Justifique.
c) Determine a forca eletromotriz-padrão (ddp-padrão) da pilha ferro/estanho.
b) É correto afirmar que: “São os íons
c) Determine a forca eletromotriz-padrão (ddp-padrão) da pilha ferro/estanho.
Passo 1
O enunciado dá duas meias-reações padrão (na forma de redução) com seus potenciais padrão
e pede três coisas:
- (a) escrever a equação de funcionamento da pilha formada entre ferro e estanho;
- (b) responder se são os íons
que contaminam a conserva, justificando; - (c) calcular a força eletromotriz-padrão (ddp-padrão) da pilha ferro/estanho.
Informações fornecidas (copiadas do enunciado):
Não faço suposições além do enunciado: as duas meias-reações e seus
são suficientes para determinar a pilha padrão.]
Passo 2
O que significa o potencial-padrão
e como ele nos ajuda a escolher o que é reduzido e o que é oxidado?
Explicação didática curta e prática:
- Cada
dado está para a reação como redução (ganho de elétrons). Ele é uma medida da tendência daquela espécie a ser reduzida. - Quanto mais POSITIVO (ou menos negativo) for o
, maior a tendência de a meia-reação ocorrer como redução (ou seja, essa espécie “puxa” elétrons com mais força). - Numa pilha, a meia-reação com maior
atua como catodo (redução). A meia-reação com menor (mais negativa) tende a ocorrer na forma OPOSTA (oxidação) e é o anodo. - Fórmula prática para a ddp padrão da pilha:
onde ambos os
são os valores das meias-reações escritas na forma de redução (como dados).
Passo 3
Compare os potenciais dados:
Como
é maior (menos negativo) que
, a meia-reação do ferro tem maior tendência a ocorrer como redução. Logo:
- Catodo (redução):
. - Anodo (oxidação): a meia-reação do estanho será revertida (porque tem menor
): .
Passo 4
Escrevemos explicitamente as duas meias-reações como vão ocorrer na pilha:
- Redução (catodo):
- Oxidação (anodo) — revertendo a redução dada para o estanho:
Expliquei: reverti a segunda meia-reação porque o estanho tem menor
e, portanto, tende a perder elétrons (oxidar-se).
Passo 5
Balanceamento de elétrons para combinar as meias-reações:
- A primeira troca
elétrons; a segunda troca elétrons. - Para que o número de elétrons liberados na oxidação seja igual ao número de elétrons consumidos na redução, fazemos o mínimo múltiplo comum:
elétrons. - Multiplicamos a meia-reação do ferro por
e a do estanho por :
Multiplicando:
Somando as duas equações (os
cancelam) obtemos a equação global da pilha:
Passo 6
Resposta ao item (a): a equação de funcionamento da pilha é a equação global que acabamos de obter. (Esta é a reação espontânea, escrita como consumindo íons
e metal
e produzindo
metálico e
em solução.)
Passo 7
Resposta e justificativa ao item (b) — explicação didática:
- A reação global mostra que o estanho metálico (
) é convertido em íons . - Ou seja, o estanho se oxida e entra na solução como
. - Portanto, sim: são os íons
que irão contaminar a conserva na situação descrita, porque o revestimento de estanho é o que se corrói (oxida) na pilha galvânica formada.
Breve observação prática: isso acontece justamente porque o potencial-padrão do paré mais negativo, fazendo do estanho o metal que se sacrifica (oxida) em presença do outro par.
Passo 8
Cálculo da força eletromotriz-padrão (item c):
Usamos a fórmula
Usamos a fórmula
Identificamos:
Substituindo:
Interpretação:
positivo indica que a reação global escrita (oxidação do
, redução do
) é espontânea sob condições padrão.
Resposta
(a)
\n
(b) Sim. se oxida formando
, logo são esses íons que contaminam a conserva.\n
(c)
(b) Sim.
(c)