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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