As pilhas alcalinas entraram em moda recentemente e são usadas em quase tudo que exige em trabalho contínuo e duradouro, desde relógios de pulso até calculadoras eletrônicas. Uma das destas pilhas mais usadas é a de níquel/cádmio, que chega a ter uma duração maior do que a da bateria de automóvel e ainda pode ser recarregada várias vezes. Ela é constituída pelo metal cádmio hidróxido de níquel III e uma pasta hidróxido de potássio. Considere que os potenciais-padrão de redução são:
Entre as opções a seguir, indique a que apresenta o sentido do fluxo de elétrons e a força eletromotriz da pilha níquel-cádmio.
A) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III
B) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III
C) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III
D) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio
E) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio
A) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III
B) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III
C) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III
D) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio
E) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão sobre pilhas alcalinas, especificamente a pilha de níquel-cádmio. O enunciado nos dá duas reações de redução com seus potenciais padrão e pede para determinar o sentido do fluxo de elétrons e a força eletromotriz (ΔE°) da pilha. Para isso, a gente vai precisar entender um pouquinho sobre potenciais de redução e como eles determinam o funcionamento da pilha.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar as duas reações de redução que a questão nos deu:
O potencial padrão de redução (E°) indica a tendência de uma espécie ganhar elétrons. Quanto maior o E°, mais forte é o agente oxidante, ou seja, mais ela quer ganhar elétrons.
Passo 3
Agora, vamos identificar qual dos dois eletrodos vai atuar como cátodo e qual como ânodo.
- Cátodo: onde ocorre a redução, ou seja, a espécie com o maior E° vai ser reduzida.
- Ânodo: onde ocorre a oxidação, que é o reverso da redução da espécie com o menor E°.
Aqui, o
tem um E° de +1,0 V, que é maior que o de
que é -0,4 V. Isso significa que o níquel vai ser o cátodo e o cádmio será o ânodo.
Passo 4
Com isso, os elétrons vão fluir do ânodo (cádmio) para o cátodo (níquel). O fluxo de elétrons sempre ocorre do potencial menor para o maior.
Passo 5
Agora, vamos calcular a força eletromotriz da pilha usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Resposta
A opção correta é a A) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III
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