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A pilha seca ácida é muito comum no cotidiano e, sendo a mais barata, é usada para alimentar equipamentos portáteis. Dentro da pilha temos o ânodo (polo negativo) e o cátodo (polo positivo), que são formados por:
Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2 e⁻ 2 MnO₂ (aq) + 2 NH₄⁺ (aq) + 2 e⁻ → Mn₂O₃ (s) + 2 NH₃ (g) + H₂O (l)
Durante esse processo, o aumento na produção do gás vai impedindo o fluxo de corrente elétrica no interior da pilha. É da sabedoria popular que, ao colocar a pilha no congelador, ela ganha uma sobrevida e pode ser usada por mais alguns minutos. Esse fato ocorre porque
A a solubilidade do gás aumenta em baixa temperatura e restabelece o fluxo de elétrons.
B as condições reacionais de oxidação e redução se invertem e promovem a recarga da pilha.
C o gás amônia sofre expansão ao ser resfriado e libera o fluxo de elétrons pela barra de grafita.
D a produção dos gases em temperatura baixa cessa e possibilita a continuidade da passagem da corrente.
E a presença de bolhas de gás no interior da pilha aumenta e restabelece o fluxo de elétrons do cátodo para o ânodo.
Gabarito oficial
A
Caderno de referência do INEP.
O que a questão cobra
Eletroquímica e soluções: explicar o efeito da temperatura sobre a solubilidade de um gás dentro da pilha.
Resolução passo a passo
- Localize o problema no texto: “o aumento na produção do gás vai impedindo o fluxo de corrente elétrica no interior da pilha”. O gás é o NH₃, formado na semirreação do cátodo.
- Entenda por que ele atrapalha: as bolhas se acumulam sobre o eletrodo e formam uma barreira isolante, bloqueando o contato entre eletrodo e eletrólito.
- Agora a regra das soluções: a solubilidade de um gás num líquido aumenta quando a temperatura diminui (é por isso que refrigerante gelado retém mais gás).
- No congelador, portanto, o NH₃ volta a se dissolver no eletrólito, as bolhas somem, o contato é restabelecido e a corrente flui de novo por mais alguns minutos — alternativa A.
Alternativa por alternativa
- A
a solubilidade do gás aumenta em baixa temperatura e restabelece o fluxo de elétrons.
Correta. Resfriar aumenta a solubilidade do NH₃ no eletrólito. As bolhas que isolavam o eletrodo se dissolvem, o contato elétrico é restabelecido e a pilha volta a fornecer corrente por algum tempo.
- B
as condições reacionais de oxidação e redução se invertem e promovem a recarga da pilha.
Errada. Pilha comum não é recarregável. Inverter oxidação e redução exigiria uma fonte externa de energia, e o congelador não fornece nada disso.
- C
o gás amônia sofre expansão ao ser resfriado e libera o fluxo de elétrons pela barra de grafita.
Errada. Gases contraem ao serem resfriados, não expandem. E a barra de grafita é o coletor de corrente, que continua bloqueado enquanto houver bolhas.
- D
a produção dos gases em temperatura baixa cessa e possibilita a continuidade da passagem da corrente.
Errada. A reação não cessa: ela apenas fica mais lenta — e, se cessasse, a pilha pararia de gerar corrente. O que restabelece o funcionamento é o gás voltar à solução.
- E
a presença de bolhas de gás no interior da pilha aumenta e restabelece o fluxo de elétrons do cátodo para o ânodo.
Errada. É exatamente o contrário: são as bolhas que interrompem o fluxo. Além disso, no interior da pilha os elétrons não circulam do cátodo para o ânodo — quem migra ali são os íons.