ENEM 2019 segunda aplicação

Algumas moedas utilizam cobre metálico em sua composição. Esse metal, ao ser exposto ao ar úmido, na presença de CO₂, sofre oxidação formando o zinabre, um carbonato básico de fórmula Cu₂(OH)₂CO₃, que é tóxico ao homem e, portanto, caracteriza-se como um poluente do meio ambiente. Com o objetivo de reduzir a contaminação com o zinabre, diminuir o custo de fabricação e aumentar a durabilidade das moedas, é comum utilizar ligas resultantes da associação do cobre com outro elemento metálico.

A propriedade que o metal associado ao cobre deve apresentar para impedir a formação de zinabre nas moedas é, em relação ao cobre,

maior caráter ácido.

maior número de oxidação.

menor potencial de redução.

menor capacidade de reação.

menor número de elétrons na camada de valência.

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Resposta

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1 min

Resolução

Passo a passo da solução:

Compreensão do problema: O enunciado descreve a formação de zinabre (Cu₂(OH)₂CO₃) em moedas de cobre devido à oxidação do cobre (Cu) em contato com ar úmido e CO₂. O objetivo é impedir essa oxidação adicionando outro metal à liga da moeda.
Identificação do processo químico: A formação de zinabre envolve a oxidação do cobre metálico (Cu⁰) a íons de cobre (provavelmente Cu²⁺, que então reage para formar o carbonato básico). Oxidação é a perda de elétrons.
Aplicação do conceito de proteção sacrificial: Para proteger o cobre da oxidação, o metal adicionado à liga deve oxidar-se *preferencialmente* em relação ao cobre. Isso significa que, se as condições para oxidação estiverem presentes, o metal adicionado reagirá (perderá elétrons) antes do cobre. Esse fenômeno é conhecido como proteção catódica ou sacrificial, onde o metal mais reativo (que se oxida mais facilmente) atua como ânodo de sacrifício, protegendo o metal menos reativo (que atua como cátodo).
Relação com potenciais de redução: A tendência de um metal sofrer oxidação ou redução é quantificada pelo seu potencial padrão de redução (E°).
- Metais com potencial de redução menor (mais negativo) têm maior tendência a oxidar (perder elétrons).
- Metais com potencial de redução maior (mais positivo) têm maior tendência a reduzir (ganhar elétrons).
Conclusão: Para que o metal adicionado proteja o cobre, ele deve oxidar-se mais facilmente que o cobre. Portanto, o metal adicionado deve ter um potencial de redução menor que o do cobre. Comparando os potenciais de redução: E°(Metal Adicionado) < E°(Cobre).
Análise das alternativas: A alternativa que descreve corretamente essa propriedade é a que menciona um menor potencial de redução em relação ao cobre.
Seleção da resposta correta: A alternativa C afirma "menor potencial de redução", que é a condição necessária para que o metal adicionado atue como ânodo de sacrifício e proteja o cobre da oxidação.

Dicas

Pense em qual processo químico a formação de zinabre representa para o cobre.

Para proteger o cobre, o metal adicionado deve reagir (oxidar) no lugar do cobre.

Como a tendência de um metal oxidar ou reduzir é medida em eletroquímica?

Erros Comuns

Confundir 'menor potencial de redução' com 'menor reatividade'. Metais com menor potencial de redução são, na verdade, mais reativos (oxidam-se mais facilmente).

Pensar que um metal 'nobre' (menos reativo, maior potencial de redução) protegeria o cobre. Ocorre o contrário.

Associar diretamente o número de oxidação ou elétrons de valência com a capacidade de proteção sacrificial, sem considerar os potenciais eletroquímicos.

Não entender o conceito de proteção sacrificial ou como os potenciais de redução se relacionam com a oxidação e redução.

Revisão

Revisão de Conceitos:

Reações de Oxirredução (Redox): São reações químicas onde ocorrem transferências de elétrons. A oxidação é a perda de elétrons (aumento do número de oxidação - Nox), e a redução é o ganho de elétrons (diminuição do Nox).
Potencial Padrão de Redução (E°): Mede a tendência de uma espécie química ser reduzida (ganhar elétrons) em condições padrão (25°C, 1 atm, concentração 1 mol/L). Quanto maior (mais positivo) o E°, maior a tendência de reduzir. Quanto menor (mais negativo) o E°, maior a tendência de oxidar (sofrer a reação inversa).
Corrosão: É a deterioração de um material, geralmente metálico, por reações químicas ou eletroquímicas com o seu ambiente. A formação de zinabre é um exemplo de corrosão do cobre.
Proteção Sacrificial (ou Galvânica): Método de prevenção da corrosão onde um metal mais reativo (com menor potencial de redução) é conectado eletricamente ao metal que se deseja proteger. O metal mais reativo corrói preferencialmente, "sacrificando-se" para proteger o outro.

Habilidade

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