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:
Cd^2+(s)+2 e^- Cd^circ(s) & E^circ=-0,4 V Ni^3+(s)+1 e^- Ni^2+(s) & E^circ=+1,0 V
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 De
B) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III De
C) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III De
D) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio De
E) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio De

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:
Cd^2+(s) + 2 e^- Cd^circ(s) & E^circ = -0,4 V Ni^3+(s) + 1 e^- Ni^2+(s) & E^circ = +1,0 V
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 Ni^3+ tem um E° de +1,0 V, que é maior que o de Cd^2+ 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:
Deáâ
Substituindo os valores:
De

Resposta

A opção correta é a A) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III De.

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