Se uma tubulação de cobre está em contato com uma solução contendo de íon ferroso, e nessa tubulação é inserido um componente de aço, determine qual a concentração de íon ferroso, necessária para que o aço se torne menos ativo que o cobre? Comente o resultado obtido. Dados:

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma tubulação de cobre que está em contato com uma solução que tem uma concentração de íon ferroso ( ) de . Aí, a gente coloca um componente de aço nessa tubulação e precisa descobrir qual a concentração de que faz com que o aço seja menos ativo que o cobre. Para resolver isso, vamos usar conceitos de eletródos padrão e a equação de Nernst.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar os potenciais padrão de eletrodo que foram dados:
  • Para o cobre:
  • Para o ferro:
Esses valores nos dizem a tendência de cada metal de perder elétrons (ou seja, de oxidar).

Passo 3

Queremos que o aço (que contém ferro) seja menos ativo que o cobre. Isso significa que o cobre deve ser menos propenso a oxidar do que o aço. Para isso, os potenciais efetivos dos dois metais devem se igualar. Quando o potencial do ferro se iguala ao do cobre, eles estarão em equilíbrio e nenhum dos dois será mais ativo.

Passo 4

Para achar a concentração de que faz isso acontecer, vamos usar a equação de Nernst para cada eletrodo. A equação de Nernst relaciona o potencial de eletrodo com a concentração dos íons envolvidos:
No nosso caso, para a reação de oxidação do ferro:
E para o cobre:
Queremos que .

Passo 5

Aplicando a equação de Nernst para o ferro:
E para o cobre:
Queremos que , então:
Substituindo os valores:
Simplificando:
Agora, isolando o termo com o logaritmo:
Dividindo ambos os lados por :
Convertendo o logaritmo:
Portanto:

Resposta

A concentração de íon ferroso necessária para que o aço seja menos ativo que o cobre é aproximadamente . Esse valor é extremamente alto e praticamente irrealista na prática, o que indica que, sob condições normais, o aço sempre será mais ativo que o cobre nessa configuração.

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