Ciências da NaturezaEletroquímica (Pilhas, Baterias e Eletrólise)Difícil

Questão de Eletroquímica (Pilhas, Baterias e Eletrólise) — ENEM

Em uma pesquisa sobre células de combustível para uma tecnologia limpa, estudantes analisam a reação global de uma pilha que envolve alumínio e íons cobre. As semirreações fornecidas em laboratório são a oxidação Al → Al³⁺ + 3e⁻ e a redução Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. O professor explica que, para escrever a equação global de uma oxirredução, é preciso igualar o número de elétrons cedidos na oxidação ao número de elétrons recebidos na redução, multiplicando as semirreações por fatores adequados antes de somá-las, de modo que nenhum elétron sobre na equação final. Os estudantes precisam determinar por quais números inteiros cada semirreação deve ser multiplicada para que os elétrons se cancelem. Considerando que o alumínio libera 3 elétrons e o cobre recebe 2 elétrons por átomo, quais são os menores fatores que igualam os elétrons trocados?
AMultiplicar a oxidação por 2 e a redução por 3, totalizando 6 elétrons.
BMultiplicar a oxidação por 3 e a redução por 2, totalizando 6 elétrons.
CMultiplicar a oxidação por 1 e a redução por 1, totalizando 3 elétrons.
DMultiplicar a oxidação por 2 e a redução por 2, totalizando 4 elétrons.
EMultiplicar a oxidação por 5 e a redução por 6, totalizando 30 elétrons.

Gabarito comentado

Para balancear uma reação de oxirredução, o total de elétrons perdidos na oxidação deve igualar o total ganho na redução. Usa-se o mínimo múltiplo comum entre os elétrons de cada semirreação para achar os fatores. No caso de Al (3e⁻) e Cu (2e⁻), o MMC é 6, levando aos fatores 2 e 3.

Resolução passo a passo

O alumínio libera 3 elétrons por átomo e o cobre recebe 2 elétrons por átomo. Para igualar os elétrons, busca-se o menor múltiplo comum entre 3 e 2, que é 6. Assim, a oxidação do alumínio deve ser multiplicada por 2 (2 × 3 = 6 elétrons cedidos) e a redução do cobre por 3 (3 × 2 = 6 elétrons recebidos), de modo que os 6 elétrons se cancelem na soma. A segunda opção troca os fatores, gerando 9 elétrons na oxidação e 4 na redução, que não se igualam. A terceira não multiplica nada, deixando 3 e 2 elétrons, sem cancelamento. A quarta produz 6 e 4 elétrons, desiguais. A quinta usa fatores grandes e desiguais. Apenas multiplicar a oxidação por 2 e a redução por 3 iguala os elétrons em 6, balanceando a equação global.

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