atividade de projeto laboratorial relatório-

7/25/2019 Atividade de Projeto Laboratorial Relatrio-

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Atividade de Projeto Laboratorial: Construo de uma Pilha com uma Diferena de Potencial Determinada

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ndice

Objetivos ....................................................................................................................................... 3

Introduo ..................................................................................................................................... 4

Diagrama da pilha ......................................................................................................................... 5

Procedimento experimental ......................................................................................................... 6

Materiais........................................................................................................................... 6

Esquema da pilha.............................................................................................................. 6

Reagentes.......................................................................................................................... 7

Medidas de segurana.................................................................................................. 7Parte IPreparao de Solues......................................................................................... 8

Parte II- Ponte Salina............................................................................................................ 8

Parte IIIConstruo da Pilha............................................................................................. 8

Parte IV- Tratamento de resduos (Sulfato de cobre penta-hidratado)............................. 9

Registo de observaes ............................................................................................................... 10

Equaes Qumicas ..................................................................................................................... 11

Clculos e Grficos ...................................................................................................................... 12

Concluses e Criticas ................................................................................................................... 15

Curiosidades ................................................................................................................................ 16

Pilha de Limo............................................................................................................. 16

Webgrafia e Bibliografia .............................................................................................................. 17


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Objetivos

Identificar os constituintes de uma pilha eletroqumica;

Prever a diferena de potencial de uma pilha eletroqumica conhecendo os elctrodos de

Zinco e Cobre;

Identificar a relao entre a diferena de potencial e o quociente da reao;

Determinar experimentalmente a relao emprica entre a concentrao das solues e a

diferena de potencial obtida;

Concluir, a partir da observao, sobre a necessidade de utilizao de dois metais

diferentes.

Construir uma pilha que esteja de acordo com as seguintes especificaes: deve ter uma

tenso compreendida entre os 0,5 e 1,5 V


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ntroduo

A tendncia para perder ou ganhar eletres que certas substncias possuem est na base

da Eletroqumica, uma rea de estudo da qumica.Uma reao de oxidao-reduo uma reao em que h transferncia parcial ou total

de eletres, como se verifica pela variao dos nmeros de oxidao das espcies presentes

nesta. Estas reaes so constitudas por duas semirreaes simultneas: - semirreao de

oxidao e semirreao de reduo.

Na semirreao de oxidao h um aumento do nmero de oxidao de um elemento e na

semirreao de reduo h uma diminuio do nmero de oxidao. Uma das aplicaes destas

reaes a produo de eletricidade.Em 1836, o britnico fsico-qumico John Frederic Daniell criou uma pilha, a chamada

pilha de Dniell, que uma pilha constituda por eltrodos de cobre e zinco interligados e

respetivamente imersos em solues de Cu2+ e Zn2+. Esta foi considerada como um grande

avano sobre a pilha de Alessandro Volta, utilizada at ento.

As pilhas eletroqumicas produzem energia devido transferncia de eletres que

ocorre do redutor para o oxidante, neste caso o redutor cede eletres na semirreao de

oxidao e o oxidante, por sua vez, recebe-os na semirreao de reduo. O fundamento destetipo de pilhas separar as semirreaes de oxidao e de reduo, de modo que os eletres

circulem externamente do nodo para o ctodo atravs de um fio condutor.

Na construo de um pilha necessrio dois eltrodos, neste caso o de Cobre e o de

Zinco. O eltrodo onde ocorre a oxidao denominado por nodo (liberta eletres),

constituindo-se como o polo negativo da pilha, ao passo que o eltrodo onde corre reduo

denominado por Ctodo (capta eletres), afigurando-se como o polo positivo da pilha.

necessrio garantir que as semirreaes ocorram separadamente, ou seja, a oxidao numasemipilha e a reduo noutra, associadas num circuito fechado.

Uma clula galvnica tambm formada por dois eletrlitos, que so solues

condutoras que contm ies que reagem com os eltrodos.

Por ltimo, tambm constituda por uma ponte salina que contem uma soluo que

permite a migrao de ies entre as solues onde se encontram mergulhados os eltrodos,

mantendo assim a eletroneutralidade da pilha e fechando o circuito eltrico e por um

voltmetro, que mede a diferena de potencial da pilha, como vamos explicar mais frente.


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No caso de haver na pilha uma substncia no estado gasoso, ou quando os reagentes e os

produtos so ies, utiliza-se um eltrodo inerte (grafite ou platina).

O voltmetro integrado no circuito mede a diferena de potencial eltrico entre dois

eltrodos. Se a resistncia interna deste voltmetro for suficientemente alta para que a

intensidade da corrente seja praticamente nula, ento a diferena de potencial a tenso da

pilh, E, que funcion como um for que empurr os eletres produzidos no nodo te o

Ctodo da pilha.

A diferente tendncia das vrias espcies qumicas para se oxidarem ou se reduzirem

pode ser deduzida atravs do potencial padro que revela quantitativamente o poder oxidante

de cada espcie.

O potencial padro de reduo, E0, mede a tendncia relativa de uma espcie para se

reduzir.

A Equao de Nernst (Epilha=Epilha-,

log Qc ) , a relao quantitativa que permite

calcular a fora eletromotriz de uma pilha. Esta equao influenciada pelo fator Qc (quociente

de reao) que consiste na relao entre as concentraes das solues. Assim com a variao

do Qc tambm o Epilha varia , podendo diminuir ou aumetar. Segundo o Principio de le Chatelier,

um sistema evolui no sentido de contrariar uma perturbao, neste caso, ao alterarmos uma

das concentraes de uma das solues da pilha estaremos a influenciar o E da pilha . Olhemospara o caso em que alteramos a concentrao de sulfato de zinco, se a aumentar-mos visto que

no clculo do Qc se encontr em cima e o sulfto de cobre em bixo (Qc =[+]

[+]) , o sistema

vai evoluir no sentido a contrariar este aumento ,no sentido inverso, fazendo assim com que o

Epilha diminua. Quando diminumos a concentrao, segundo o principio de le Chatelier, o

sistema vai evoluir no sentido direto aumentando por sua vez o Epilha. .

Digrm d pilh

Zn (s) |Zn2+(aq)|| Cu2+(aq) |Cu (s)


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Procedimento experimentl

Materiais

Voltmetro (0,1 V) ;

2 Fios eltricos com grrs crocodilo;

5 Gobels 250 cm3;

5 Gobels de 150cm3

5 Bales Volumtricos 250 cm3(0,15 cm3)

4 Varetas

2 Esptula

Balana (0,01 g)

2 Funis

5 Recipientes de plstico

Tubo invertido

Algodo

Esquema da pilha


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Reagentes

Sulfato de Zinco Hepta-hidratado ZnSO4.7H2O

Sulfato de Cobre (II) Penta-hidratado CuSO4.5H2O

Palha de Ao

Barra de Cobre slido;

Barra de Zinco slido ;

gua destilada

Medidas de segurana

Sulfato de Cobre (II) Penta-hidratado R: 22-38-41-50/53; S: 20/21-36/37/39-44-61 Sulfato de zinco Hepta-hidratado R: 36/38; S: 22-25-36/37/39

Riscos Segurana Smbolos deperigo

CuSO4.5H2O

Nocivo seingerido.Irritante para osolhos, pele e viasrespiratrias.

Usar luvas e culos de proteo. Utilizar asmelhores tcnicas de tratamento antes dedespejar na rede de esgotos.

ZnSO4.7H2O

Irritante para osolhos e pele.Risco de leses

oculares grave.

Usar luvas e culos de proteo. Norespirar o p. Utilizar as melhores tcnicasde tratamento antes de despejar na rede de

esgotos.

Legenda Irritante Perigoso para o ambiente


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Procedimento

Parte I Preparao de Solues

1-

Colocmos um goleb numa balana digital , e pesmos o sulfato de cobre penta-

hidratado at se atingir a massa pretendida ( 56,2 g);

2- Adicionmos gua destilada ao gobel e agitmos com uma vareta at o sulfato de cobre

se dissolver;

3- Transferimos a soluo para um balo volumtrico, adicionando gua destilada at ao

trao de referncia;

4- Agitmos a soluo at homogeneizar;

5-

Transferimos a soluo para um recipiente de plstico, rotulando-o;6- Repetimos o mesmo processo para o sulfato de zinco (0,720 g) ;

7- Preparmos 3 solues de sulfato de zinco com concentraes distintas entre si e da

primeira (0,359 g, 3,59 g, 7,19 g), para calcular os efeitos da concentrao na diferena

de potencial.

Parte II- Ponte Salina

1- Pesmos, num gobel, a massa de cloreto de sdio (35,9 g) correspondente a uma

soluo saturada de 100 mL;

2- Juntmos gua destilada e dissolvemos o soluto com uma vareta;

3- Colocmos a soluo de cloreto de sdio no tubo invertido;

4- Cobrimos as extremidades do tubo invertido com algodo.

Parte III

Construo da Pilha1- Colocmos as solues de sulfato de cobre e sulfato de zinco em dois copos de

precipitao;

2- Mergulhmos os eletrlitos, placa de zinco e placa de cobre (ambos metlicos), nos

copos com as solues de sulfato de zinco e sulfato de cobre, respetivamente;

3- Ligmos os eletrlitos o voltmetro, utilizndo os fios eltricos com grrs crocodilo;

4- Mergulhmos as extremidades da ponte salina nas duas solues (consultar imagens 1 e

2)5- Registmos, depois, a diferena de potencial obtida;


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Imagem 2- Montagem experimental completa

6- Repetimos os passos anteriores para as restantes solues de sulfato de zinco

preparadas previamente.

Parte IV- Tratamento de resduos (Sulfato de cobre penta-hidratado)

1-Mergulhmos um pedao de palha-de-ao no copo de precipitao que contm a soluo de

sulfato de cobre, com ajuda de uma vareta para o manter submerso.

2-Espermos que fosse formado um depsito vermelho na palha-de-ao, que corresponde ao

cobre metlico, e que a soluo adquirisse uma tonalidade mais clara, que corresponde

diminuio dos ies Cu2+nesta.

Imagem 1- Eletrlitos ligados ao voltmetro pelos fios

eltricos. esquerda, solues de sulfato de zinco(incolor) e sulfato de cobre (azul) nos respetivoscopos de precipitao

Gobel

Eltrodo de Cobre

Eltrodo de Zinco

Tubo invertido

Voltmetro


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Registo de observoes

Concentraes desulfato de zinco

(mol/dm3)

[CuSO4=0,9mol/dm3]

Quociente dereao

(Qc =[+]

[+])

Diferena depotencial terica

(V-Volts)

Diferena depotencial obtida

(V-Volts)

0,0050 0,0056 1,167 1,094

0,0100 0,0111 1,158 1,099

0,0500 0,0556 1,137 1,096

0,1000 0,1111 1,128 1,090


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Equoes Qumics

Equao que ocorre na pilhaSemirreo de oxido: Zn (s) Zn2+(aq) + 2e-

Semirreao de reduo: Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Equao qumica : Zn(s) + Cu2+(q) Zn2+(aq) + Cu(s)

Equao que ocorre entre o sulfato de cobre e o ferro metlico da palha-

de-ao

Semirreo de oxido: Fe (s) Fe2+(aq) + 2e-

Semirreao de reduo: Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Equao qumica : Fe(s) + Cu2+(q) Fe2+(aq) + Cu(s)


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Clculos e Grficos

Informaes e Formulrio

=

=

E0(Zn2+/Zn) = - 0,76V

E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V

E0pilha = E0ctodo E0nodo

E0= E0pilha -,

log Qc

Clculos

nodo Zn(s)

Ctodo Cu(s)

E0pilha= 0,34 (-0,76)= 1,10 V

ZnSO4(aq) 0,01 mol/dm3[Zn2+] = 0,01 mol/dm3

CuSO4 (aq) 0,9 mol/dm3[Cu2+] = 0,9 mol/dm3

Epilha= Epilha -,

log Qc

Qc =[+]

[+]

Qc =,

,=0,011

Epilha= 1,10 -

,

log(0,011) = 1,158 V


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V= 250 mL= 0,25 dm3

M (CuSO4.5H2O)= 249,68 g/mol

0,09 = 0,25

= 0,225

0,225 =

249,68 = 56,2

M (ZnSO47H2O)= 287,54 g/mol

0,01 =

0,25 = 0,0025

0,0025 =

287,54 = 0,72

Restantes 3 concentraes de sulfato de zinco (clculos idnticos aos efetuados anteriormente):

[Zn2+]2= 0,005 mol/dm3m= 0,359gEpilha= 1,167 V

[Zn2+]3= 0,05 mol/dm3m= 3,59gEpilha= 1,137 V

[Zn2+]4= 0,1 mol/dm3m= 7,19 gEpilha= 1,128 V

Clculo do Erro (%)

Qc= 0,0056

E(%) =

100 > E(%) =

1,167 1,0941,167

100 > E(%) = 6%

Qc= 0,0111

E(%) =

100 > E(%) =

1,158 1,099

1,158 100 > E(%) = 5,354%

Qc= 0,0556

E(%) =

100 > E(%) =

1,137 1,096

1,137 100 > E(%) = 3,605%


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Qc= 0,1111

E(%) =

100 > E(%) =

1,128 1,090

1,128 100 > E(%) = 3,367%

Grficos

1,12

1,125

1,13

1,135

1,14

1,145

1,151,155

1,16

1,165

1,17

1,175

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Diferena de potencial terica em funo da concentraode sulfato de zinco

Variao da diferena de potencial terica

Linear (Variao da diferena de potencial terica)

= 10,49 1,33

Equao da reta que mais seajusta ao conjunto de pontos:

1,088

1,09

1,092

1,094

1,096

1,098

1,1

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Diferena de potencial real em funo da concentrao desulfato de zinco

Variao da diferena de potencial real Linear (Variao da diferena de potencial real)

= 0,064 1,09

Equao da reta que mais se ajustaao conjunto de pontos:


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Conclusoes e Critics

Nesta experiencia construmos um apilha que tinha como nodo uma barra de zinco e

como ctodo uma barra de cobre, como electrlitos apresentava um soluo de sulfato de zincoe uma soluo de sulfato de cobre. A ponte salina era constituda por uma soluo de cloreto de

sdio saturada.

Atravs de vrios clculos , que j foram apresentados anteriormente, foi possvel prever

o potencial de uma pilha Eletroqumica nas condies padro.

O Qc (Qc =[+]

[+]) influencia o valor do E da pilha. Assim com a variao do Qc tambm o

Epilha variou. Quando se aumentou a concentrao de sulfato de zinco, segundo o principio de le

Chatelier, o sistema evoluiu no sentido de contrariar essa perturbao , ou seja no sentido

inverso, diminuindo assim o E da pilha . Mas quando se diminuiu a sua concentrao, o sistema

evoluiu no sentido direto e por isso o E da pilha aumentou.

O resultado previsto para esta experincia era que o valor da diferena de potencial da

pilha fosse de 1,587 V, o que no aconteceu, pois obtivemos 1,099 V. Ao alterarmos as restantes

concentraes de ZnSo4.7H2O obtivemos, tambm, um valor de fora eletromotriz da pilha mais

baixo do que o previsto.

Por observao do segundo grfico, que traduz a variao da diferena de potencial

obtida em funo da concentrao de sulfato de zinco, pode-se concluir que um dos valores

encontra-se desviado. Isto deveu-se a uma deficiente isolao da ponte salina com o algodo,

visto ter aparecido um lquido de tonalidade esverdeada nesta, resultante da migrao de um

pouco da soluo de sulfato de cobre.

Para alm disso, constituem-se como outras fontes de erro as seguintes: incerteza na

pesagem dos reagentes; perda de soluo na passagem destas do gobel para o balo

volumtrico.


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Curiosiddes

Pilha de Limo

Material adicional:

Limo

Procedimento- Pilha de limo (consultar imagem 3)

1- Fizemos dois burcos n cs do limo e colocmos s plcs de cobre e zinco em cada um

dos burcos

2- Ligmos s plcs dos metis o voltmetro trvs dos fios eltricos com grrs crocodiloe registmos o valor da diferena de potencial obtido.

Diferena de potencial obtida (V-

Volts)

Pilha de limo 0,958

Imagem 3- Montagem experimental da pilha de limocompleta.

Fonte: Alunos Online


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Webgrfi e Bibliogrfi

Wikipdia- Lista de Frases de Segurana[consultado entre os dias 20 de novembro e 1 dedezembro] disponvel no link:https://pt.wikipedia.org/wiki/Lista_de_frases_de_seguran%C3%A7a

Wikipdia- Lista de Frases deRisco [consultado entre os dias 20 de novembro e 1 de dezembro]disponvel no link: https://pt.wikipedia.org/wiki/Lista_de_frases_de_risco

Alunos Online[consultado entre os dias 20 de novembro e 1 de dezembro] disponvel no link:http://alunosonline.uol.com.br/quimica/pilha-limao.html

Google Sites- Qumica com Pilhas e Baterias[consultado entre os dias 20 de novembro e 1 dedezembro] disponvel no link:https://sites.google.com/site/quimicacompilhasebaterias/experiencias/reacao-entre-o-sulfato-de-

cobre-e-a-palha-de-aco

Site de FQ[consultado entre os dias 20 de novembro e 1 de dezembro] disponvel no link:

http://www.fq.ciberprof.com/

Resimapi- Sulfato de Cobre Penta-hidratado (PDF) [consultado entre os dias 20 de novembro e 1de dezembro] disponvel no link: http://www.resimapi.com.br/fispq/sulfato-de-cobre-

pentahidratado.pdf

Super Qumica- Sulfato de Cobre (PDF) [consultado entre os dias 20 de novembro e 1 de

dezembro] disponvel no link: http://www.superquimica.com.br/fispq/1250083090.pdf

Wikipdia- Sulfato de Zinco[consultado entre os dias 20 de novembro e 1 de dezembro]disponvel no link: https://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_zinco

eHow Brasil [consultado entre os dias 20 de novembro e 1 de dezembro] disponvel no link:http://www.ehow.com.br/sulfato-cobre-riscos-saude-info_35770/


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GIL, Victor, PAIVA, Joo, FERREIRA, Antnio Jos, VALE, Joo (2014), 12 Q Qumica 12 ano,Lisboa, Texto Editores

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