Revisão - Pilhas

(FUVEST) Três metais foram acrescentados a soluções aquosas de nitratos metálicos, de mesma concentração, conforme indicado na tabela. O cruzamento de uma linha com uma coluna representa um experimento. Um retângulo escurecido indica que o experimento não foi realizado; o sinal (-) indica que não ocorreu reação e o sinal (+) indica que houve dissolução do metal acrescentado e precipitação do metal que estava na forma de nitrato. Cada um dos metais citados, mergulhado na solução aquosa de concentração 0,1 mol/L de seu nitrato, é um eletrodo, representado por Me | Me2+, onde Me indica o metal e Me2+, o cátion de seu nitrato. A associação de dois desses eletrodos constitui uma pilha. A pilha com MAIOR diferença de potencial elétrico e polaridade correta de seus eletrodos, determinada com um voltímetro, é a representada por

(UNICAMP) Câmeras fotográficas, celulares e computadores, todos veículos de comunicação, têm algo em comum: pilhas (baterias). Uma boa pilha deve ser econômica, estável, segura e leve. A pilha perfeita ainda não existe. Simplificadamente, pode-se considerar que uma pilha seja constituída por dois eletrodos, sendo um deles o ânodo, formado por um metal facilmente oxidável, como ilustrado pela equação envolvendo o par íon / metal: M = Mn+ + n e­ A capacidade eletroquímica de um eletrodo é definida como a quantidade teórica de carga elétrica produzida por grama de material consumido. A tabela a seguir mostra o potencial padrão de redução de cinco metais que poderiam ser utilizados, como anodos, em pilhas: a) Considere para todas as possíveis pilhas que: o catodo seja sempre o mesmo, a carga total seja fixada num mesmo valor e que a prioridade seja dada para o peso da pilha. Qual seria o metal escolhido como ânodo? Justifique. b) Considerando-se um mesmo catodo, qual seria o metal escolhido como anodo, se o potencial da pilha deve ser o mais elevado possível? Justifique.

a) Para a liberação de 1 mol de elétrons, teremos: Ag  Ag+ + e­ 108g ______ 1 mol Ni  Ni2+ + 2e­ 58g ______ 2 mol 29g ______ 1 mol Cd  Cd2+ + 2e­ 112g ______ 2 mol 56g ______ 1 mol Cr  Cr3+ + 3e­ 52g ______ 3 mol 17,3g ____ 1 mol Zn  Zn2++ 2e­ 65g ______ 2 mol 32,5g _____ 1 mol A menor massa observada é 17,3 g, logo o anodo é o cromo. b) O metal escolhido deve ser o zinco, pois o potencial da pilha ser o mais elevado possível e o zinco apresenta menor potencial de redução: ΔE(pilha) = E(catodo) - E(anodo) = E(catodo) + 0,76V.

(UNICAMP) Um corpo metálico quando exposto ao ar e à umidade pode sofrer um processo de corrosão (oxidação), o que pode deixá-lo impróprio para a função a que se destinava. a) Uma das formas de se minimizar este processo é a "proteção catódica": prende-se um "metal de sacrifício" no corpo que se deseja proteger do processo de oxidação. Suponha que você deseja fazer a proteção catódica de uma tubulação em ferro metálico. Qual das substâncias da tabela abaixo você usaria? Justifique. Potenciais padrão de redução: Semi-reação de redução F2(g) + 2e­ = 2 F­(aq) E° = +2,87 volts Br2(g) + 2 e­ = 2 Br­(aq) E° = +1,08 volts Ag+ (aq) + e­ = Ag(s) E° = +0,80 volts Cu2+ (aq) + 2 e­ = Cu(s) E° = +0,34 volts Ni2+ (aq) + 2 e- = Ni(s) E° = -0,25 volts Fe2+ (aq) + 2 e­ = Fe(s) E° = -0,44 volts Mg2+ (aq) + 2 e­ = Mg(s) E° = -2,37 volts b) Uma outra forma de evitar a corrosão é a galvanização: deposita-se sobre o corpo metálico uma camada de um outro metal que o proteja da oxidação. Das substâncias da tabela acima, qual você usaria para galvanizar uma tubulação em ferro metálico? Justifique.

a) O cátion do metal de sacrifício deve possuir menor potencial de redução que o cátion Fe2+, portanto devemos utilizar magnésio como protetor catódico, uma vez que o metal magnésio tem maior potencial de oxidação que o metal ferro, o que o leva a sofrer a oxidação. b) Das substâncias citadas, a mais adequada para galvanizar a tubulação de ferro é o metal níquel, embora o ferro sofra oxidação mais facilmente que o níquel. A escolha se justifica porque a película de níquel impede o contato do ferro com o oxigênio do ar. Isso se dá porque o níquel reage com o oxigênio do ar, formando uma camada de óxido de níquel que fica aderente à superfície do níquel, impedindo o prosseguimento da oxidação. Não se deve usar o metal magnésio, pois é extremamente reativo. O cobre e a prata poderiam ser usados para a proteção do ferro. Entretanto, na prática isso não ocorre, devido ao alto custo implicado, e também porque o cobre sofre oxidação lentamente, produzindo azinhavre (carbonato básico de magnésio), e a prata reage com composto que têm enxofre, ficando preta com o passar do tempo.