Questão 118 do ENEM 2019 — Ciências da Natureza

Entendendo o funcionamento da bateria

Antes de responder, precisamos identificar qual eletrodo é o ânodo e lembrar o que acontece nele. Uma regra prática ajuda muito:

• Ânodo: local da oxidação (perda de elétrons). Memorize por vogais: Ânodo → Oxidação.
• Cátodo: local da redução (ganho de elétrons). Por consoantes: Cátodo → Redução.

Quem oxida e quem reduz

Na bateria zinco-ar, o esquema mostra dois eletrodos: um poroso, onde entra o gás oxigênio ($O_2$), e um de zinco.

• O oxigênio é um ametal muito eletronegativo, com forte tendência a ganhar elétrons. Por isso ele sofre redução, e o eletrodo poroso onde ele reage é o cátodo.
• O zinco é um metal, que tende a perder elétrons. Assim, o eletrodo de zinco é o ânodo, onde ocorre a oxidação.

O que se forma no ânodo

No ânodo, o zinco metálico perde dois elétrons:

$Zn^0 \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$

Como o eletrólito é alcalino (rico em íons hidroxila, $OH^-$), o íon $Zn^{2+}$ não permanece livre: ele reage com quatro hidroxilas e forma o íon complexo tetra-hidroxizincato:

$Zn^{2+} + 4\,OH^- \rightarrow Zn(OH)_4^{2-}$

O $OH^-$ que participa dessa etapa é produzido no cátodo (na redução do $O_2$) e migra pelo eletrólito até o zinco; ali ele é consumido como reagente. Por isso o $OH^-$ não é a resposta: a pergunta pede a espécie formada no ânodo, que é o produto da oxidação do zinco.

Cuidado com a pegadinha: o $O_2$ é reagente que entra no cátodo (não é formado), e o $OH^-$ é produzido no cátodo e gasto no ânodo. A espécie de fato gerada no ânodo é o zincato.

Portanto, a espécie química formada no ânodo é o $Zn(OH)_4^{2-}(aq)$.