Considere duas placas X e Y de mesma área e espessura. A placa X é constituída de ferro com uma das faces recoberta de zinco. A placa Y é constituída de ferro com uma das faces recoberta de cobre. As duas placas são mergulhadas em béqueres, ambos contendo água destilada aerada. Depois de um certo período, observa-se que as placas passaram por um processo de corrosão, mas não se verifica a corrosão total de nenhuma das faces dos metais. Considere sejam feitas as seguintes afirmações a respeito dos íons formados em cada um dos béqueres:
I. Serão formados íons ZnX2+ no béquer contendo a placa X.
II . Serão formados íons FeX2+ no béquer contendo a placa X.
III. Serão formados íons FeX2+ no béquer contendo a placa Y.
IV. Serão formados íons FeX3+ no béquer contendo a placa Y.
V. Serão formados íons CuX2+ no béquer contendo a placa Y.
A questão requer o conhecimento prévio de alguns potenciais elétricos, não necessariamente em termos quantitativos, mas ao menos qualitativos. Nesse sentido, deve-se saber que o potencial de oxidação do zinco é o mais expressivo, seguido pelo ferro, até o cobre, este último que na verdade apresenta apreciável potencial de redução.
$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ Os potenciais do cobre e zinco são bem conhecidos, uma forma interessante de lembrar é pensar na clássica reação de uma colher de zinco e uma solução aquosa de sulfato de cobre. No caso, para essa junção de espécies, ao misturar a solução - mexendo com a colher de zinco - percebe-se a reação em que o zinco oxida e os íons cobre reduzem. (Justamente por isso que não se utiliza colheres de níquel com soluções de sulfato de cobre).
Analisando cada item, têm-se:
$• \ \text{Afirmativa I:}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
Mesmo que o ferro apresente notável potencial de oxidação, o zinco ainda se sobressai. Portanto, o zinco deve oxidar assim como a água areada deve reduzir.
$• \ \text{Afirmativa II:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$
Conforme análise anterior.
$• \ \text{Afirmativas III e IV:}$ $\color{#3368b8}{\text{Corretas}}$
Como dito anteriormente, a tendência é o cobre se reduzir enquanto o ferro é oxidar, logo, o ferro atua como metal de sacrifício, isto é, ele oxida. Nesse contexto, oxidações possíveis para o ferro:\begin{matrix}
(1º): & \ce{Fe &->& Fe^{2+} + 2e-} \\
(2º): & \ce{ Fe &->& Fe^{3+} + 3e-}
\end{matrix}Qualquer uma das duas pode ocorrer, mesmo que a primeira prevaleça devido maior potencial. Contudo, você pode se perguntar: ora, mas se uma irá prevalecer, a outra não seria descartável? Não, visto que potenciais nos dizem a $tendência$ das coisas ocorrerem, tender não significa necessariamente acontecer - esse é um dos dilemas da termoquímica - logo, é plenamente possível encontrar os dois íons.
$\color{}{\text{Curiosidade:}}$ Caso você tenha estudado um pouco sobre estabilidade de íons deve de ter ouvido algo como: "O íon férrico é mais estável que o ferroso", então como o potencial de oxidação do íon ferroso é maior que o do férrico? Bem, não é uma mentira que o íon férrico é mais estável, mas também não é uma verdade. Em realidade, o "estável" se imputa no sentido de "o íon em seu estado gasoso num meio ideal", e pensando na distribuição eletrônica, é fidedigna a asserção. Todavia, um meio ideal não é uma solução aquosa, assim como os íons não estão em estados gasosos. Nesse ponto, uma justificativa informal seria a constante dielétrica da água, ela irá neutralizar a carga dos íons em solução a partir de dipolos instantâneos, aumentando a estabilidade do íon assim como sua região extranuclear, logo, remover mais um elétron do íon ferroso em solução é mais difícil. (Creio que o importante aqui é lembrar que o meio age sobre a estabilidade dos íons e moléculas).
$• \ \text{Afirmativa V:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$
Novamente, lembre-se que o cobre apresenta menor potencial de oxidação, tendendo a reduzir ao invés de oxidar.\begin{matrix} Letra \ (B)
\end{matrix}