Sobre o tema
Células voltaicas, também conhecidas como pilhas galvânicas, convertem energia química em energia elétrica através de reações redox espontâneas. A energia de Gibbs padrão de reação (ΔG°) relaciona-se com o potencial padrão da célula (E°cel) pela equação ΔG° = -nFE°cel, onde n é o número de mols de elétrons transferidos e F é a constante de Faraday (96485 C/mol). No contexto da corrosão, quando dois metais diferentes estão em contato, forma-se uma pilha de corrosão, onde o metal de menor potencial de redução (mais ativo) oxida-se preferencialmente. Neste problema do IME 2022, uma peça de ferro fixada com parafusos de alumínio forma uma célula voltaica. A partir dos potenciais-padrão de redução (−0,44 V para Fe²⁺/Fe e −1,66 V para Al³⁺/Al), é possível determinar o ânodo (alumínio), o cátodo (ferro), o número de elétrons transferidos (n=6) e calcular ΔG° ≈ −706 kJ/mol. A análise das afirmativas revela que apenas III e IV estão corretas.
Tópicos relacionados
- Célula voltaica e cálculo de n
- Potencial-padrão de redução
- Corrosão galvânica
- Energia de Gibbs e espontaneidade
- Balanceamento de reações redox
Enunciado
: 0,25
Em uma c�lula voltaica a energia de Gibbs padr�o de rea��o � determinada pela express�o:
Go = -nF Eo
r cel
em que n � um n�mero adimensional que representa a quantidade de mols de el�trons transferidos
nas semirrea��es de oxida��o e de redu��o combinadas, F � a constante de Faraday e Eo � o
cel
potencial-padr�o da c�lula.
Considere F = 96500 C/mol e os potenciais-padr�o de redu��o do ferro e do alum�nio, a 298 K,
indicados abaixo. Fe2+(aq) + 2 e � -- Fe(s) Eo = -0,44 V
Al3+(aq) + 3 e � -- Al(s) Eo = -1,66 V
Para uma c�lula voltaica formada pelo contato de dois metais quando uma pe�a de ferro � fixada
com parafusos de alum�nio, a 298 K, avalie as asser��es a seguir.
I. O valor num�rico de n � 5.
II. Com o passar do tempo, a pe�a fixada ir� cair devido � corros�o do ferro.
III. Com o passar do tempo, a pe�a fixada ir� cair devido � corros�o do alum�nio.
IV. A energia de Gibbs padr�o de rea��o da c�lula � igual a -706 kJ/mol.
V. Na c�lula voltaica formada, a oxida��o do ferro � um processo espont�neo.
Assinale a op��o que apresenta APENAS as afirmativas verdadeiras.
(A) I, II e V.
(B) I e III.
(C) II e III.
(D) III e IV.
(E) II, IV e V.
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Perguntas frequentes
Como determinar o ânodo e o cátodo em uma pilha de corrosão?
O metal com menor potencial de redução (mais negativo) atua como ânodo, sofrendo oxidação. O metal com maior potencial de redução (menos negativo) atua como cátodo, onde ocorre redução.
Por que o número de elétrons transferidos (n) é importante no cálculo de ΔG°?
O valor de n é diretamente proporcional a ΔG° na equação ΔG° = -nFE°cel. Um n maior resulta em uma energia de Gibbs mais negativa (mais espontânea), desde que E°cel seja positivo.
Qual a diferença entre corrosão do ferro e do alumínio no contato entre eles?
Em contato, o alumínio (potencial mais negativo) oxida-se preferencialmente, corroendo-se. O ferro é protegido catodicamente, não sofrendo corrosão significativa.