Em que sentido as designações +e- dos eletrodos de uma célula galvânica podem ser ambíguas?
4. Baseando-se na tabela de potencial de oxi-redução de alguns metais e sua experiência, prediga se o que acontece (reações e observações) quando os seguintes metais entrarem em contato com as respectivas soluções: a) Zn com HCl ; b) Al^2 com NiCl2; c) Zn com MgSO4; d) Fe com Mg(NO3)2; e) Ni com CuSO4; f) Mg com AgNO3; g) Mg com HCl ; h) Ni com AgNO3; i) Cu com ZnSO4.

Passo 1

O enunciado traz dois pontos: primeiro, questiona em que sentido as designações “ +” e “ -” dos eletrodos de uma célula galvânica podem gerar ambiguidade; segundo, pede que, com base na tabela de potenciais padrão de redução, a gente preveja se cada par metal/solução reage espontaneamente, escrevendo reação e observações. Para isso, vamos usar conceitos de ânodo, cátodo e comparação de potenciais padrão E^circ.

Passo 2

Na eletroquímica, “ -” e “ +” podem indicar tanto a carga elétrica real dos terminais de uma célula (o eletrodo onde ocorre oxidação fica negativo e o de redução fica positivo numa célula galvânica), quanto o sinal do potencial padrão de redução de uma meia-reação ( E^circ pode ser negativo ou positivo). Essas duas designações nem sempre coincidem: por exemplo, numa célula eletrolítica o eletrodo onde ocorre redução é o cátodo, mas recebe carga negativa pois uma fonte externa impõe o sentido da corrente. Além disso, as tabelas de E^circ são sempre referidas à meia-reação escrita como redução, independentemente da carga final do eletrodo na prática. É aí que surge a ambiguidade entre sinal de carga e sinal de potencial.

Passo 3

Para prever se um metal M sólido vai reagir com uma solução de X^n+, com meia-reações de redução
X^n+ + n,e^- to X(E^circred,X)
e
M^m+ + m,e^- to M(E^circred,M),
comparamos E^circcel = E^circcat - E^circan. Se E^circcel>0, o metal M (mais redutor, com E^circred,M mais negativo) se oxida e reduz X^n+. Observamos depósito do metal X e liberação de elétrons que oxidam M, resultando em consumo do metal e formação de gás ou precipitado, dependendo do caso.

Passo 4

a) Zn e HCl
E^circ(Zn^2+/Zn)=-0,76,V, E^circ(H^+/H2)=0,00,V Rightarrow E^circcel=+0,76,V>0.
Reação: Zn + 2,HCl to ZnCl2 + H2.
Observação: efervescência de gás hidrogênio e dissolução do zinco.
b) Al e NiCl2 E^circ(Al^3+/Al)=-1,66,V, E^circ(Ni^2+/Ni)=-0,25,V Rightarrow E^circcel=(-0,25)-(-1,66)=+1,41,V>0.
Reação: 2,Al + 3,NiCl2 to 2,AlCl3 + 3,Ni.
Observação: depósito metálico de níquel e ataque do alumínio.
c) Zn e MgSO4 E^circ(Mg^2+/Mg)=-2,37,V é mais negativo que -0,76,V, logo E^circcel=(-2,37)-(-0,76)=-1,61,V<0.
Não há reação observável.
d) Fe e Mg(NO3)2 E^circ(Fe^2+/Fe)=-0,44,V e E^circ(Mg^2+/Mg)=-2,37,V Rightarrow E^circcel<0.
Não reage.

Passo 5

e) Ni e CuSO4 E^circ(Ni^2+/Ni)=-0,25,V, E^circ(Cu^2+/Cu)=+0,34,V Rightarrow E^circcel=+0,59,V>0.
Reação: Ni + CuSO4 to NiSO4 + Cu.
Observação: depósito de cobre sobre o níquel.
f) Mg e AgNO3 E^circ(Mg^2+/Mg)=-2,37,V, E^circ(Ag^+/Ag)=+0,80,V Rightarrow E^circcel=+3,17,V>0.
Reação: Mg + 2,AgNO3 to Mg(NO3)2 + 2,Ag.
Observação: fuligem/prata metálica e consumo acelerado de magnésio.
g) Mg e HCl
E^circ(Mg^2+/Mg)<E^circ(H^+/H2) Rightarrow reação espontânea.
Reação: Mg + 2,HCl to MgCl2 + H2.
Observação: borbulhas intensas de H2.
h) Ni e AgNO3 E^circ(Ni^2+/Ni)=-0,25,V, E^circ(Ag^+/Ag)=+0,80,V Rightarrow E^circcel=+1,05,V>0.
Reação: Ni + 2,AgNO3 to Ni(NO3)2 + 2,Ag.
Observação: cristais prateados de Ag e ataque ao Ni.
i) Cu e ZnSO4 E^circ(Cu^2+/Cu)=+0,34,V, E^circ(Zn^2+/Zn)=-0,76,V Rightarrow E^circcel=-1,10,V<0.
Não ocorre reação."]))print( defau<api.SolutionSteps( solutionsteps =[

Resposta

A designação “)” de eletrodos pode referir-se ora à carga física do terminal numa célula (ânodo negativo, cátodo positivo numa célula galvânica), ora ao sinal do potencial padrão de redução de uma meia-reação (potenciais podem ser positivos ou negativos), e essas duas convenções nem sempre coincidem, gerando ambiguidade.
a) Reage: , borbulhas de .
b) Reage: , depósito de Ni.
c) Sem reação.
d) Sem reação.
e) Reage: , cobre depositado.
f) Reage: , prata depositada.
g) Reage: , bolhas intensas.
h) Reage: , prata sobre Ni.
i) Sem reação.

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