Quimica Feltre - Vol 2-337-339

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323Capítulo 8 • ELETROQUÍMICA — OXI-REDUÇÃO E PILHAS ELÉTRICAS
77 (UFC-CE) As células de combustível, capazes de converter energia das reações de oxidação-redução de reagentes químicos
gasosos diretamente em eletricidade, são consideradas tecnologias prontas para substituir combustíveis derivados do petró-
leo. A célula de combustível hidrogênio-oxigênio baseia-se na conhecida reação de formação de água, em que os gases são
oxidados e reduzidos, em compartimentos de eletrodos separados por solução eletrolítica:
2 H2 (g) " O2 (g) 2 H2O (l) " Energia
Escolha a alternativa correta.
a) Hidrogênio é reduzido no anodo, segundo a semi-reação: H2 (g) " 4 OH
# (aq) 4 H2O (l) " 4e
#
b) Oxigênio é reduzido no catodo, segundo a semi-reação: O2 (g) " 2 H2O (l) " 4e
# 4 OH# (aq)
c) Hidrogênio é oxidado no anodo, segundo a semi-reação: 2 H" (aq) " 4 OH# (aq) 4 H2O (l) " 4e
#
d) Oxigênio é oxidado no anodo, segundo a semi-reação: O2 (g) " 2 H2O (l) " 4e
# 4 OH# (aq)
e) Oxigênio é reduzido no catodo, segundo a semi-reação: 2 O# (g) " 2 H2O (l) " 4e
# 4 OH# (aq)
78 (PUC-MG) Durante a descarga de uma bateria de chumbo, usada em automóveis, ocorre a seguinte reação global:
Pb (s) " PbO2 (s) " 2 H
" (aq) " 2 HSO4
# (aq) 2 PbSO4 (s) " 2 H2O (l)
Analise as seguintes afirmativas:
I. O chumbo metálico funciona como agente redutor.
II. O óxido de chumbo (IV) funciona como catodo da bateria e o chumbo, como anodo.
III. Os íons H" são reduzidos.
IV. Um dos produtos da reação é o sulfato de chumbo IV.
V. O estado de oxidação do enxofre no íon HSO4
# é "6.
A opção que contém somente afirmativas incorretas é:
a) I e II. b) II e III. c) III e IV. d) I e IV. e) IV e V.
79 (UnB-DF) As pilhas vendidas no comércio para uso em lanternas, rádios e
outros aparelhos elétricos constituem-se fundamentalmente de uma cápsu-
la de zinco, uma solução aquosa de eletrólitos (ZnCl2 " NH4Cl), dióxido de
manganês e um bastão de grafita. A figura ao lado representa um corte
longitudinal de uma pilha de manganês.
Durante o funcionamento dessa pilha, ocorrem as seguintes reações:
no ânodo: Zn (s) Zn2" (aq) " 2e#
no cátodo:
2 MnO2 (s) " 2 NH
"
4 (aq) " 2e
# Mn2O3 (s) " 2 NH3 (aq) " H2O (l)
Julgue os itens que se seguem.
(0) Mn4" é o agente redutor.
(1) Durante o funcionamento dessa pilha, o fluxo de elétrons ocorre no
sentido grafita zinco.
(2) A reação total da pilha é:
Zn (s) " Mn2O3 (s) " 2 NH3 (aq) " H2O (l) Zn
"2 (aq) " 2 MnO2 (s) " 2 NH4
" " 4e#
(3) A quantidade de Zn2" diminui durante o funcionamento da pilha.
(4) A pilha cessará seu funcionamento quando o MnO2 for totalmente consumido.
80 (UFU-MG) Baterias de óxido de prata-zinco tornaram-se, recentemente, de grande aplicabilidade. São utilizadas em quase
tudo: relógios de pulso, calculadoras, aparelhos de escuta e muitos outros aparelhos eletrônicos. As semi-reações, durante
o processo de descarga, podem ser representadas pelas equações:
Zn (s) " 2 OH# (aq) Zn(OH)2 (s) " 2e
#
Ag2O (s) " H2O (l) " 2e
# 2 Ag (s) " 2 OH# (aq)
Responda:
a) Qual equação representa a semi-reação que ocorre no cátodo?
b) Qual a equação representativa da reação global na pilha?
c) Qual a direção do fluxo de elétrons?
81 (PUC-SP) Dados:
Cd2" (aq) " 2e# Cd (s) E 0 % #0,40 V
Cd(OH)2 (s) " 2e
# Cd (s) " 2 OH# (aq) E 0 % #0,81 V
Ni2" (aq) " 2e# Ni (s) E 0 % #0,23 V
Ni(OH)3 (s) " e
# Ni(OH)2 (s) " OH
# (aq) E 0 % "0,49 V
As baterias de níquel-cádmio (“ni-cd”) são leves e recarregáveis, sendo utilizadas em muitos aparelhos portáteis como telefo-
nes e câmaras de vídeo. Essas baterias têm como característica o fato de os produtos formados durante a descarga serem
insolúveis e ficarem aderidos nos eletrodos, permitindo a recarga quando ligada a uma fonte externa de energia elétrica.
Com base no texto e nas semi-reações de redução fornecidas, qual a equação que melhor representa o processo de descar-
ga de uma bateria de níquel-cádmio?
a) Cd (s) " 2 Ni(OH)3 (s) Cd(OH)2 (s) " 2 Ni (OH)2 (s)
b) Cd (s) " Ni (s) Cd2" (aq) " Ni2" (aq)
c) Cd(OH)2 (s) " 2 Ni(OH)2 (s) Cd (s) " 2 Ni (OH)3 (s)
d) Cd2" (aq) " Ni2" (aq) Cd (s) " Ni (s)
e) Cd (s) " Ni (s) " 2 OH# (aq) Cd(OH)2 (s) " Ni
2" (aq)
(Pólo +)
Bastão central de grafita
Dióxido de manganês
ZnCl2 (s) + NH4Cl (s) + H2O (l)
Zinco (pólo –)
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostasem seu caderno
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11 CORROSÃO
Na tarde de 19 de julho de 1992, durante a partida final do Campeonato Brasileiro de Futebol, uma
parte da grade de proteção das arquibancadas do Estádio do Maracanã cedeu, sob a pressão dos torcedo-
res, provocando a queda de muitas pessoas, com um saldo de três mortos e vinte feridos graves. A causa
foi a corrosão da estrutura que prendia a grade. Diariamente a corrosão ocasiona estragos, muitas vezes
invisíveis, em milhares de edifícios, navios, automóveis, etc., causando prejuízos que são calculados, em
nosso país, em cerca de 10 bilhões de dólares anuais, além de colocar a população em risco durante 24 h
por dia. No mundo, calcula-se que 20% do ferro produzido é para repor o que foi enferrujado.
Por que ocorre a formação da ferrugem? A corrosão é sempre uma deterioração dos metais provocada
por processos eletroquímicos (reações de oxi-redução). O ferro, por exemplo, enferruja porque se
estabelece uma diferença de potencial (ddp) entre um ponto e outro do objeto de ferro, como mostra-
mos no esquema seguinte:
O ferro sempre contém pequenas quantidades de impurezas (incluindo-se outros metais). Admite-
se por isso que o ferro, de um lado, e as impurezas, de outro, funcionam como dois pólos de uma pilha,
possibilitando reações do tipo:
Reação no anodo: { 2 Fe 2 Fe3" " 6e#
Reação no catodo: 3
2
O2



(do ar) " 3 H2O " 6e
# 6 OH#
Reação global: { 2 Fe " 3
2
O2 " 3 H2O 2 Fe(OH)3
Na verdade, as reações são mais complicadas; parte do ferro é oxidada a Fe2" e parte a Fe3", de
sorte que a ferrugem é uma mistura de óxidos e hidróxidos hidratados de ferro II e ferro III.
Na formação da ferrugem:
• a presença do ar e da umidade são fundamen-
tais, pois fazem parte da reação (sem água e oxi-
gênio, o ferro não enferruja);
• a presença, no ar, de CO2, SO2 e outras substân-
cias ácidas acelera a corrosão, pois deslocam a
reação catódica para a direita (princípio de Le
Chatelier); a corrosão é também acelerada por
várias bactérias que tornam mais ácido o meio;
• ambientes salinos, como ocorre no mar e em
suas vizinhanças, aceleram a formação da ferru-
gem, pois aumentam a condutividade elétrica
entre os pólos da pilha; é o que acontece nos cas-
cos dos navios, em pontes como a Rio—Niterói,
em tanques de gasolina enterrados nos postos
à beira-mar, etc.
Gota de água (ou umidade)
Ferrugem
Impureza
(catodo)
Impureza
(catodo)
O2
Ferrugem
Ferro
(anodo)
Fe3+ (aq)
O2
e–
e–
Quando não recebem pinturas freqüentes, os cascos
dos navios são rapidamente corroídos pela ferrugem.
K
IT
K
IT
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Formação de ferrugem.
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325Capítulo 8 • ELETROQUÍMICA — OXI-REDUÇÃO E PILHAS ELÉTRICAS
Para detectar o avanço da corrosão em oleodutos e tubulações
de líquidos e gases inflamáveis, são usadas, atualmente, sondas de
ultra-som ou de raios γ, que percorrem os tubos internamente.
Além do ferro e do aço, outros metais e ligas metálicas também
sofrem corrosão; por exemplo:
• o cobre e algumas de suas ligas ficam, com o tempo, recobertos
por uma camada esverdeada chamada azinhavre, que é uma
mistura de óxidos e hidróxidos hidratados de cobre:
Cu " O2 " H2O " CO2 CuO " x H2O " Cu(OH)2 " x H2O " CuCO3 " x H2O " Outros compostos
• a prata escurececom o tempo, devido à formação de uma película superficial de Ag2S, que é de
cor preta; esse fenômeno é causado pelo H2S do ar (e também pelos compostos sulfurados exis-
tentes nos alimentos que entram em contato com talheres de prata):
Ag " H2S " O2 " Compostos sulfurados Ag2S " Outros produtos
• em certos casos a corrosão pode levar a situações dramáticas, como ocorre, por exemplo, quando
a peça metálica é colocada dentro do organismo humano; por isso as próteses ortopédicas são
feitas de aço inoxidável, platina e, atualmente, de titânio, que resistem bem aos efeitos da corrosão;
• é muito comum haver corrosão quando colocamos metais diferentes em contato — forma-se
uma “pilha”, na qual o metal de potencial de oxidação mais elevado será corroído mais depressa;
esse dado é muito importante, por exemplo, nas operações de soldagem (a solda deve ser
compatível com o metal que está sendo soldado, para diminuir os riscos de corrosão).
No estudo da corrosão, é interessante constatar que objetos de
alumínio (panelas, esquadrias de janelas, perfis de divisórias, etc.) não
se oxidam com facilidade, apesar de o alumínio ser mais reativo do
que vários dos metais comuns (veja, na tabela da página 305, que o
alumínio tem potencial de oxidação elevado). Por que isso acontece?
Na verdade, ocorre uma oxidação superficial do alumínio, formando
uma película muito fina de Al2O3, que permanece fortemente aderida
à superfície do metal — é o fenômeno chamado de apassivação do
alumínio. Essa película protege o objeto de alumínio da continuação
do ataque dos agentes atmosféricos.
No caso dos objetos de ferro ou de aço, a situação é diferente:
a película de ferrugem que se forma é porosa, permitindo a passa-
gem do oxigênio e da umidade do ar; desse modo, o processo de
corrosão continua até acabar com o objeto metálico. Esse fenômeno
pode ocorrer até embaixo de camadas de tinta mal aplicadas; é por
isso que, às vezes, notamos a existência de bolhinhas na pintura de
alguns automóveis.
A proteção mais comum contra a corrosão é a pintura. Em portões
e grades de ferro, por exemplo, é usual lixar o metal (para eliminar a
película de ferrugem já formada) e aplicar, em seguida, uma ou mais
demãos de tinta à base de zarcão (Pb3O4); e, por fim, aplicar tintas
especiais, na cor desejada.
Chapas de aço podem ser protegidas por uma película de zin-
co, dando origem às chamadas chapas galvanizadas ou folhas de
zinco. Essa película é obtida mergulhando-se a chapa de aço em zin-
co derretido ou depositando o zinco sobre o aço por meio de eletrólise.
Automóveis modernos, por exemplo, saem de fábrica com 70% a
80% da carroceria protegida por galvanização.
Do ar
Moeda recoberta com azinhavre.
Alumínio
recém-cortado
Película de Al2O3
Película porosa
de ferrugem
Penetração de O2, umidade, etc.
G
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A
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D
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S
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A
Pintor aplicando zarcão.
Capitulo 08C-QF2-PNLEM 4/6/05, 18:09325