Unicamp 2027 (Vestibular 2027 · 1ª fase) · questão 9
Questão 9 Unicamp 2027 · Vestibular 2027 · 1ª fase: Eletroquímica
A nanotecnologia é a área que investiga materiais em escala nanométrica, na qual suas propriedades podem diferir das observadas em maiores dimensões. Uma estratégia para obtenção de nanoestruturas, com diferentes propriedades, é a utilização de reações de substituição galvânica.
Considere um experimento em que a substituição galvânica consistiu, simplificadamente, em colocar em contato nanocubos de prata pura numa solução de um dado íon metálico. Nesse processo, os nanocubos de prata metálica foram transformados em nanoestruturas de liga metálica à base de prata, com alterações na sua composição e morfologia.
Considere essas informações e o fato de que as imagens apresentadas nas alternativas serem apenas ilustrativas e fora da escala.
(Texto e figuras adaptados de JENKINS, S.V.; GOHMAN, T.D.; MILLER ,E.K.; CHEN, J. J. CHEM. (...) J. Chem. Educ., v. 92, n. 6, p. 1056–1060, 2015.)
A alternativa que descreve corretamente o íon utilizado na substituição galvânica e a transformação da morfologia do nanocubo é
- A\(\ce{Au^3+}\);
- B\(\ce{Au^3+}\);
- C\(\ce{Cu^2+}\);
- D\(\ce{Cu^2+}\);
Ver gabarito e resolução
Gabarito: Alternativa B: \(\ce{Au^3+}\); .
Resolução comentada
Ideia-chave: a prata só é oxidada (substituída) por um íon com potencial de redução maior que o do \(\ce{Ag+/Ag}\) (+0,80 V).
- \(\ce{Au^3+/Au}\) = +0,93 V > +0,80 V: o ouro se reduz e a prata se oxida: \(\ce{3Ag + Au^3+ -> 3Ag+ + Au}\).
- \(\ce{Cu^2+/Cu}\) = +0,34 V < +0,80 V: não há reação espontânea com a prata.
- Ao se oxidar, a prata sai do cubo, que fica oco e poroso (liga Ag–Au com cavidades).
Resposta: alternativa B.
Por que não as outras: em A haveria reação sem mudança de morfologia, o que contradiz a saída da prata; com \(\ce{Cu^2+}\) (C e D) não ocorre substituição galvânica, então o cubo não se transforma.