Química Avançada 2015 - Discursiva 1b e 1c

RKA7GM - Vamos ao item (b). Uma pilha de zinco-ar fresca é pesada em uma balança analítica antes de ser colocada em um aparelho auditivo para uso. Parte 1: À medida que a pilha funciona, sua massa aumenta, diminui ou permanece a mesma? Parte 2: Justifique sua resposta à parte 1 do item (b) em termos da equação da reação global da pilha. Para iniciar essa resposta, vamos começar com a equação global da pilha. Note aqui que, entre os reagentes, nós temos o oxigênio em sua forma gasosa. E, após a reação, esse oxigênio é incorporado em forma de óxido de zinco. Dessa maneira, podemos dizer que o oxigênio presente no ar e não detectado pela balança, ao ser incorporado no óxido de zinco, faz com que, na leitura da balança, a massa aumente. Essa é a resposta da parte 1. A resposta da parte 2, com esse mesmo raciocínio, pode ser elaborada da seguinte maneira: O oxigênio do ar, cuja massa não é detectada pela balança, é incorporado à pilha na forma de óxido de zinco, na sua forma sólida, de modo que sua massa passa a ser detectada pela balança, uma vez que passa também a contribuir com a massa da pilha. Agora, vamos ao item (c). A pilha de zinco-ar o é levada ao topo de uma montanha, onde a pressão atmosférica é menor. Parte 1: O potencial da pilha será maior, menor ou igual ao potencial da pilha quando em elevações menores? Parte 2: Justifique sua resposta à parte 1 do item (c) baseada na equação da reação global da pilha e na informação acima. Para respondermos à parte 1, vamos novamente começar com a equação global que é pedida na parte 2. Temos aqui a mesma equação e notamos que, o oxigênio entre os reagentes, quando no topo da montanha onde a pressão atmosférica é menor, terá também sua pressão parcial reduzida. Dessa maneira, com a pressão parcial reduzida, podemos considerar que sua concentração no local também é reduzida e, portanto, menor o potencial dessa pilha. Finalmente, respondendo à parte 1: Em altitudes mais elevadas, o potencial da pilha de zinco-ar será menor do que em elevações menores, como no nível do mar, por exemplo. O importante a notar aqui é que, em altas altitudes, a pressão atmosférica como um todo é menor, e, consequentemente, a pressão parcial do oxigênio também vai ser menor. Isso equivale a dizermos que a concentração do oxigênio é menor nesta situação, é menor nesta interface de reação do cátodo. Logo, se o oxigênio decai, também decai a quantidade de íons OH⁻. E com menos íons OH⁻ sendo liberados aqui na parte do cátodo, consequentemente, menos íons zinco serão oxidados na parte do ânodo. E finalmente, menos elétrons serão liberados, e o potencial do sistema como um todo será menor.