pilhas de cu/mg construidas com materiais de facil obtencao

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40 QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 11, MAIO 2000 EXPERIMENTAÇÃO NO ENSINO DE QUÍMICA A seção “Experimentação no ensino de química” descreve experimentos cuja implementação e interpretação contribuem para a construção de conceitos científicos por parte dos alunos. Os materiais e reagentes usados são facilmente encontráveis, permitindo a realização dos experimentos em qualquer escola. Neste número a seção apresenta dois artigos. Pilhas de Cu/Mg Introdução A conversão de energia química em energia elétrica é um fenômeno que pode e deve ser explorado exaustiva- mente por professores do ensino mé- dio, em virtude de ilustrar vários concei- tos químicos e físicos que, embora façam parte da rotina diária de qual- quer pessoa, nem sempre são eviden- tes aos estudantes, criando-se uma indesejável separação entre conceitos e experiência. As pilhas sugeridas em livros didá- ticos, sejam aquelas com materiais típicos de laboratório, como por exem- plo a pilha de Daniell (Feltre, 1996), sejam as menos clássicas, como aquelas à base de limão e batata (Feltre, 1996; Gary e Myers, 1998; Swartling e Morgan, 1998), se bem exploradas, ilustram conceitos de indiscutível importância química no campo da termodinâmica (variação da energia de Gibbs, espontaneidade, e constante de equilíbrio de reações re- dox), da migração de íons em solução (papel da ponte salina, difusão e mi- gração nas semi-celas). As pilhas ilus- tram também aspectos importantes do conteúdo do curso de física, tais como potencial e corrente elétricos, eviden- ciando de modo claro ao aluno que a química tem profunda ligação com a física. Apesar do exposto acima, a cons- trução e operação de pilhas em labo- ratórios e em salas de aula do ensino médio são, às vezes, inibidas pela difi- culdade em se obter eletrodos e solu- ções de seus metais e em dimensionar a ponte salina de modo a obter tensão e corrente suficientes para operar pequenos equipamentos eletroeletrô- nicos (ver Hioka et al., 1998). Dentre as pilhas de maior interesse está aquela que utiliza fita de magnésio e barra de cobre como eletrodos em solução ácida, e que envolve as se- guintes reações redox: Mg 2+ + 2e Mg E 0 = -2,36 V (1) 2H 2 O + 2e H 2 + 2OH E 0 = -0,83 V (2) 2H + + 2e H 2 E 0 = 0 V (3) O principal atrativo desta pilha é o fato de a combinação da primeira com a terceira reação (em solução ácida) fornecer potencial e corrente suficien- tes para, em tese, operar equipamen- tos elétricos e eletrônicos que funcio- nem com uma pilha tipo AA comum (1,5 V). Considerações acerca deste potencial e corrente serão feitas adian- te. O uso desta pilha por professores do nível médio é restrito principalmente pela dificuldade de obtenção da fita de magnésio fora dos grandes centros, além de seu custo. Neste trabalho apresentamos a construção da pilha de cobre/magné- sio acoplada a equipamentos diversos, constituindo sistemas já sugeridos na literatura (Feltre, 1996; Catálogo Aldrich, 1992; Kelter et al., 1996 e Apos- tila Química em Ação) porém com van- tajosa substituição do eletrodo de fita de magnésio puro por uma liga de magnésio comumente usada em sol- dagem das chamadas “rodas de magnésio” de carros. A liga é de baixo custo (cerca de R$ 1,50 o metro) e encontrável em casas de materiais de solda ou oficinas de conserto de rodas. Noboru Hioka, Ourides Santin Filho, Aparecido Junior de Menezes, Fernando Seiji Yonehara, Kleber Bergamaski e Robson Valentim Pereira Este artigo relata a construção de pilhas à base dos metais cobre e magnésio, para operar pequenos equipamentos eletrônicos, com vantajosa substituição da fita de magnésio por um bastão composto deste metal, utilizado em oficinas de conserto das chamadas “rodas de magnésio”. Diversos meios eletrolíticos são sugeridos, desde soluções de NaCl e HCl até sucos de fruta, ou mesmo a própria fruta. Os equipamentos operam por tempo suficiente para proporcionar boas apresentações e despertar bastante curiosidade nos alunos de ensino médio. pilhas, cobre, magnésio, experimetnação no ensino de química

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Page 1: Pilhas de Cu/Mg construidas com materiais de facil obtencao

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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 11, MAIO 2000

EXPERIMENTAÇÃO NO ENSINO DE QUÍMICA

A seção “Experimentação no ensino de química” descreve experimentos cuja implementação e interpretação contribuempara a construção de conceitos científicos por parte dos alunos. Os materiais e reagentes usados são facilmente encontráveis,permitindo a realização dos experimentos em qualquer escola. Neste número a seção apresenta dois artigos.

Pilhas de Cu/Mg

IntroduçãoA conversão de energia química em

energia elétrica é um fenômeno quepode e deve ser explorado exaustiva-mente por professores do ensino mé-dio, em virtude de ilustrar vários concei-tos químicos e físicos que, emborafaçam parte da rotina diária de qual-quer pessoa, nem sempre são eviden-tes aos estudantes, criando-se umaindesejável separação entre conceitose experiência.

As pilhas sugeridas em livros didá-ticos, sejam aquelas com materiaistípicos de laboratório, como por exem-plo a pilha de Daniell (Feltre, 1996),sejam as menos clássicas, comoaquelas à base de limão e batata(Feltre, 1996; Gary e Myers, 1998;Swartling e Morgan, 1998), se bemexploradas, ilustram conceitos deindiscutível importância química nocampo da termodinâmica (variação daenergia de Gibbs, espontaneidade, econstante de equilíbrio de reações re-dox), da migração de íons em solução(papel da ponte salina, difusão e mi-

gração nas semi-celas). As pilhas ilus-tram também aspectos importantes doconteúdo do curso de física, tais comopotencial e corrente elétricos, eviden-ciando de modo claro ao aluno que aquímica tem profunda ligação com afísica.

Apesar do exposto acima, a cons-trução e operação de pilhas em labo-ratórios e em salas de aula do ensinomédio são, às vezes, inibidas pela difi-culdade em se obter eletrodos e solu-ções de seus metais e em dimensionara ponte salina de modo a obter tensãoe corrente suficientes para operarpequenos equipamentos eletroeletrô-nicos (ver Hioka et al., 1998).

Dentre as pilhas de maior interesseestá aquela que utiliza fita de magnésioe barra de cobre como eletrodos emsolução ácida, e que envolve as se-guintes reações redox:

Mg2+ + 2e– → Mg E0 = -2,36 V (1)

2H2O + 2e– → H2 + 2OH–

E0 = -0,83 V (2)

2H+ + 2e– → H2 E0 = 0 V (3)

O principal atrativo desta pilha é ofato de a combinação da primeira coma terceira reação (em solução ácida)fornecer potencial e corrente suficien-tes para, em tese, operar equipamen-tos elétricos e eletrônicos que funcio-nem com uma pilha tipo AA comum(1,5 V). Considerações acerca destepotencial e corrente serão feitas adian-te.

O uso desta pilha por professoresdo nível médio é restrito principalmentepela dificuldade de obtenção da fita demagnésio fora dos grandes centros,além de seu custo.

Neste trabalho apresentamos aconstrução da pilha de cobre/magné-sio acoplada a equipamentos diversos,constituindo sistemas já sugeridos naliteratura (Feltre, 1996; CatálogoAldrich, 1992; Kelter et al., 1996 e Apos-tila Química em Ação) porém com van-tajosa substituição do eletrodo de fitade magnésio puro por uma liga demagnésio comumente usada em sol-dagem das chamadas “rodas demagnésio” de carros. A liga é de baixocusto (cerca de R$ 1,50 o metro) eencontrável em casas de materiais desolda ou oficinas de conserto de rodas.

Noboru Hioka, Ourides Santin Filho, Aparecido Junior de Menezes, Fernando Seiji Yonehara,Kleber Bergamaski e Robson Valentim Pereira

Este artigo relata a construção de pilhas à base dos metais cobre e magnésio, para operar pequenosequipamentos eletrônicos, com vantajosa substituição da fita de magnésio por um bastão composto destemetal, utilizado em oficinas de conserto das chamadas “rodas de magnésio”.

Diversos meios eletrolíticos são sugeridos, desde soluções de NaCl e HCl até sucos de fruta, ou mesmo aprópria fruta.

Os equipamentos operam por tempo suficiente para proporcionar boas apresentações e despertar bastantecuriosidade nos alunos de ensino médio.

pilhas, cobre, magnésio, experimetnação no ensino de química

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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 11, MAIO 2000Pilhas de Cu/Mg

A barra de cobre é vantajosamentesubstituída por fio de cobre maciço,obtido em lojas de materiais de cons-trução, sendo seu uso típico na cons-trução de aterramentos elétricos resi-denciais.

A pilha, constituída pelos eletrodosinseridos em solução ácida ou mesmoem frutas (laranja, limão, abacaxi etc.),permite operar equipamentos eletro-eletrônicos de baixo consumo (carri-nhos, relógios de parede, “flashes”simples de máquinas fotográficas,notadamente os descartáveis, e pe-quenos rádios portáteis), que funcio-nem com uma pequena pilha comum,tipo AA que fornece tensão de 1,5 V.

FundamentosQuando uma reação química ocor-

re de modo espontâneo, há uma dimi-nuição líquida na energia de Gibbs dosistema. Na maioria dos casos, essavariação se manifesta sob a forma decalor (liberado ou absorvido). Ocasio-nalmente, essa energia pode resultarna forma de trabalho, por exemplo deexpansão de gases ou, mais especifi-camente de nosso interesse, o trabalhode deslocamento de uma carga elé-trica submetida a uma diferença depotencial elétrico, típica de reações deóxido-redução (Mahan e Myers, 1993).Desta forma, ao associarmos correta-mente as reaçõesdescritas pelas equa-ções dadas anterior-mente através do usode cobre e magnésioem solução ácida,podemos construiruma pilha conforme oesquema da Figura1.

Na pilha proposta ocorre oxidaçãodo magnésio (pólo negativo), havendoliberação de íons Mg2+ na solução emigração dos elétrons em direção aooutro eletrodo, devido à diferença depotencial elétrico, enquanto que sobrea superfície do cobre (pólo positivo)ocorre redução do H+, com despren-dimento de hidrogênio gasoso.

Desta forma, o fluxo dos elétronsde um eletrodo ao outro, causado peladiferença de potencial elétrico, podeser aproveitado na forma de trabalhoelétrico para pôr em funcionamento um

pequeno aparelho (M na figura).Neste trabalho, sugerimos a cons-

trução da pilha esquematizada acima,que dispensa ponte salina, cujo meiolíquido pode ser proveniente de umasolução de ácido comercial (sugere-se HCl), frutas in natura ou seus sucosextraídos (limão, laranja, abacaxi), ouainda, refrigerantes (Coca-Cola®).

Diversos equipamen-tos podem ser opera-dos com a pilha suge-rida, e as combinaçõesde solução eletrolíticada pilha/equipamentosão muitas. Nestetrabalho vamos des-crever apenas algumasdelas. Evidentemente,

professor e aluno são fortementeincentivados a experimentar todas ascombinações de modo sistemático,verificando quais são os arranjos maisconvenientes em termos operacionais.

MateriaisA seguir é sugerida uma lista de

materiais usados na construção das pi-lhas, todas dispondo de liga de mag-nésio e fio de cobre, juntamente comalguns aparelhos que operaram coma pilha. Alguns pontos importantes de-vem ser salientados:

1- Neste trabalho foram testadasapenas algumas e não todas as com-binações possíveis entre solução ele-trolítica da pilha e aparelho; portantoos experimentos são apenas suges-tões.

2- Os aparelhos utilizados são facil-mente encontrados no mercado e pro-duzidos por vários fabricantes e, por-tanto, estão disponíveis em várias mar-cas e modelos. Deve-se, então, consi-derar que podem existir diferenças me-cânicas e/ou eletroeletrônicas que setraduzam em diferentes desempenhos(por exemplo, velocidade, regularida-de, intensidade ou tempo de funcio-namento), quando da utilização daspilhas sugeridas. Entretanto, deve-seressaltar que todos os aparelhos aquitestados, que usam uma pilha tipo AA(1,5 V), operaram nas condiçõesdescritas.

1 - Materiais para confecção da pilha• Barras de magnésio (liga) que

podem ser adquiridas em casasde soldagem ou oficinas de con-serto de rodas. As barras sãovendidas por quilo, o que redun-da num preço de cerca de R$1,50o metro; eventualmente, pedaçospodem ser obtidos por doação,pois para os experimentos sãosuficientes fragmentos de 25 cmde comprimento. As barras utili-zadas neste trabalho apresen-tavam diâmetro entre 0,4 cm e0,5 cm.

• Fio de cobre para aterramento re-sidencial, de espessura não infe-rior a 0,4 cm, facilmente encon-trável em lojas de materiais elé-tricos ou de construção, cortadoem tamanho similar ao do da ligade magnésio.

• Fio fino de cobre (tamanho de no

entre 20 e 26), para conexão doseletrodos aos aparelhos.

• Proveta de 100 mL.• Frasco de vidro de Nescafé® ou

maionese, com tampa plástica(não pode ser metal) provida derosca (recomenda-se um frascoestreito e alto).

• Na produção dos meios eletrolí-ticos sugere-se o uso de:� Frutas in natura e em quanti-

dade suficiente para a produ-

Figura 1: Montagem da pilha usando-semeios eletrolíticos em fase líquida.

Na pilha proposta nesteexperimento ocorre

oxidação do magnésio(pólo negativo), havendoliberação de íons Mg2+ nasolução e migração doselétrons em direção ao

outro eletrodo

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ção de pelo menos 300 mL desuco. As frutas cítricas sãomais adequadas (laranja, li-mão, abacaxi).

� Refrigerantes (em especialCoca-Cola®).

� Solução de sal de fruta (tipoEno® ou similar).

� Vinagre.� Solução de NaCl 0,1 mol/L.� Solução de HCl 1,0 mol/L.

2 - Materiais diversos• Fita adesiva.• Massa de modelar (opcional).• Soquete para conexão da lâm-

pada (opcional).

3 - Equipamentos (todos operam comuma pilha tipo AA, 1,5 V)

• Relógio de parede.• Lâmpada de farolete pequeno

(1,5 V a 2,2 V).• “Flash” de máquina fotográfica

descartável.• Carrinho elétrico, de preferência

um pequeno caminhão basculan-te, que possa comportar o frascode Nescafé®. Se o carrinho a mo-tor não comportar o vidro, conec-tá-lo a um pequeno caminhãobasculante.

• Rádio portátil.

Parte experimentalA seguir, são descritos os procedi-

mentos básicos para a confecção daspilhas e operação dos equipamentos.

A montagem das pilhas consisteunicamente em mergulhar os eletrodosno meio eletrolítico em questão. Paraa solução ácida recomenda-se extre-mo cuidado. Execute três perfurações(não muito largas) na tampa do vidro,separadas por cerca de 1,5-2,0 cm. Porduas delas, passe os eletrodosmetálicos, que devem ser mantidos omelhor possível na vertical (ver Figura1); a terceira perfuração visa permitir oescape de gases formados nos ele-trodos. Fixe os bastões com massa demodelar. Ligue as extremidades dosmesmos aos terminais dos aparelhos,via fio de cobre fino. No caso da pilhade HCl, preencha 2/3 do frasco deNescafé® com a solução eletrolítica emergulhe os eletrodos montados natampa, rosqueando-a com cuidado.

Atenção no transporte e manuseio dapilha. Ocorre, inclusive, forte despren-dimento de gás hidrogênio. Ressalta-se o extremo cuidado necessário nomanuseio da solução de ácido clorí-drico e a necessidade da completaausência de chama nas vizinhanças,uma vez que o gás hidrogênio é alta-mente inflamável.

Para operar uma pilha diferente,substitua a solução ácida pelos sucos(300 mL) e teste os equipamentos.Substitua os sucos por vinagre, refri-gerante, solução de sal de fruta, NaCle as demais soluções eletrolíticas su-geridas acima. Se for usar os mesmoseletrodos, lave-os com água em abun-dância, assim como o frasco e a tam-pa, antes de testar novas soluções; ca-so contrário, substitua os metais. Umaadaptação interessante da pilha desuco de frutas é descrita a seguir.

Perfure uma laranja com os eletro-dos separados (ver Figura 2) e faça,com os dois, movimentos circulares nointerior da fruta, para gerar suco livre.Os eletrodos devem estar mergulha-dos por, pelo menos, 7 cm no interiorda mesma. Com exceção do relógiode parede, os equipamentos utilizadosfuncionam apenas com meio eletro-lítico de solução de HCl.

1 - Lâmpada de “flash” de máquinafotográfica (Catálogo Aldrich)

Remova parte dos componentes da

máquina até ter acesso ao circuitointerno. Localize então os pólos paraa conexão dos fios da pilha bem comoo circuito disparador do “flash”.

Conecte o pólo negativo do com-partimento de pilha da máquina ao fiocom magnésio e o positivo ao do co-bre. O disparo da lâmpada envolve opré-carregamento de um capacitor.Mergulhe os bastões (profundidade de10 cm) em 80 mL de solução de HCl1 mol/L (use a proveta de 100 mL). Aotérmino da carga, um pequeno “LED”da máquina fotográfica irá acenderacusando que o capacitor está carre-gado. Retire o circuito com cuidado edispare a luz. Repita esse procedimen-to demonstrativo por algumas vezes.Lembre-se de que o capacitor acumulabastante energia, podendo causarchoque. Não toque nos circuitos como capacitor carregado! (cheque oLED). Certifique-se de que o capacitoresteja descarregado ao término dademonstração. No presente trabalho,os eletrodos foram mantidos direta-mente nas soluções e os disparos deluz foram provocados sem interrupçãodo circuito. Avalie o tempo necessáriopara recarga do capacitor e o númerode disparos possíveis com cada umadas pilhas.

2 - Carrinho elétrico (Apostila Químicaem Ação)

Engate o caminhão basculante natraseira do carrinho elétrico através dearame. No primeiro coloque o frascode Nescafé® contendo solução de HCl1 mol/L (por motivos de segurançaprenda o frasco ao carrinho com fitaadesiva). O terminal positivo do com-partimento de pilha do carrinho elétricodeve ser conectado ao bastão de co-bre enquanto que o negativo ao demagnésio; estes devem ser submersosna solução ácida a uma profundidadeaproximada de 7 cm. Cuidado, aoiniciar o movimento: a solução de ácidoclorídrico pode cair devido à partidabrusca.

3 - Rádio portátilConecte os fios de cobre prove-

nientes dos eletrodos nos terminais dorádio com as polaridades corretas, istoé, o magnésio no pólo negativo e o co-bre no pólo positivo. Use a pilha com

Figura 2: Montagem alternativa usando-secomo meio eletrolítico uma fruta in natura.

Pilhas de Cu/Mg

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ácido clorídrico (cuidado). Ligue o rá-dio, sintonize uma estação transmis-sora e ajuste o volume. Acompanhe otempo de funcionamento do rádio e asalterações de volume. Procure outrosefeitos (acendimento de “LEDs” evariações de volume com a profundi-dade de imersão dos bastões, porexemplo).

4 - Lâmpada (Feltre, 1996)Para a lâmpada não existem proble-

mas de polaridade. Conecte, atravésde fios elétricos, o magnésio e o cobreà lâmpada. Caso disponha de umsoquete, seu uso facilita em muito aconexão. Utilize, como meio eletrolítico,100 mL de solução de HCl 1 mol/L emuma proveta, mantendo-a firme emuma bancada. Mergulhe o bastão demagnésio a aproximadamente 20 cme o de cobre a 10 cm de profundidadena solução. Acompanhe o tempo depermanência da lâmpada acesa e suaintensidade.

5 - Relógio de parede (Kelter et al.,1996)

Diferentemente dos equipamentosusados acima, que funcionam apenascom solução de HCl como eletrólito, orelógio de parede funciona com diver-sos outros meios.

Conecte o fio fino de cobre, ligadono bastão de magnésio, ao pólo nega-tivo do compartimento de pilha do reló-gio; o pólo positivo ligue, através deoutro fio, ao fio de cobre; deixe o relógioem posição vertical. Introduza os eletro-dos nos meios eletrolíticos. Acompanheo tempo de funcionamento do relógiobem como sua regularidade (observehora certa, atrasos etc.).

ResultadoNo aspecto qualitativo, as pilhas

mostraram bom desempenho. A boaqualidade dos experimentos é atesta-da pelo tempo de funcionamento dosaparelhos. A seguir, é feita uma descri-ção qualitativa do desempenho dosdiversos aparelhos testados.

1 - Lâmpada de “flash” de máquinafotográfica

A operação desta lâmpada envolve,conforme descrito anteriormente, umtempo de espera para o capacitor. No

início do experimento, o tempo médiode carga foi de 40 s. Uma única pilhapermitiu 17 disparos da lâmpada, em-bora nos últimos o tempo de recargado capacitor tenha ultrapassado1,5 min.

2 - Carrinho elétricoO carrinho funcionou por cerca de

40 min. Com a queda de tensão e cor-rente da pilha, seu motor passou a nãoter força suficiente para tracionar oconjunto.

3 - Rádio portátilO rádio funcionou com volume

bom por cerca de 10 min, após o queseu volume foi diminuindo gradativa-mente.

4 - Lâmpada comumFuncionou por cerca de 12 min,

sem que fosse detectada, por obser-vação visual, queda na sua intensidadeluminosa.

Os experimentos sugeridos acima,todos funcionando com a pilha de Mg/Cu e solução de HCl, oferecem umavariedade de efeitos de iluminação,movimento e som que os tornam bas-tante atraentes para os alunos. Ressal-ta-se, entretanto, que esses experi-mentos devem ser conduzidos apenaspelo professor, por envolver soluçõesde ácido clorídrico. Em todos os casosdescritos acima, constatou-se enormedesprendimento de hidrogênio e devapor d’água, bem como aquecimentoda solução. Medidas de diferença depotencial entre os bastões de cobre emagnésio, realizadas em circuito aber-to, antes e depois do funcionamentodos equipamentos, acusaram quedadesta diferença.

5 - Relógio de paredeO relógio foi o único dos equipa-

mentos testados que funcionou comdiversos meios eletrolíticos, inclusivepor intervalos de tempo bastante va-riáveis. Na Tabela 1 são mostrados osmeios eletrolíticos testados e o tempode funcionamento do relógio.

Os resultados acima mostram quenão é necessário o uso da solução deácido clorídrico para pôr o relógio emfuncionamento. Os tempos listadosreferem-se ao período após o qual orelógio parou completamente de fun-cionar.

Discussões e conclusãoConsideremos inicialmente os sis-

temas que operam com a pilha desolução de HCl. As reações básicasde funcionamento da pilha são as rea-ções (1) e (3) descritas na introdução.Em condições ideais de operação,ocorre oxidação de Mg a Mg2+ no bas-tão de magnésio. Os elétrons assimliberados percorrem o circuito externoaté o bastão de cobre, onde reduzemo H+ a H2 gasoso.

Entretanto, do ponto de vista quí-mico, a eficiência da pilha é bastantebaixa. Isso porque nem toda a energiaquímica disponível para o processo éefetivamente transformada em energiaelétrica. Tal fato é constatado quandoobservamos o desprendimento diretode hidrogênio da superfície do magné-sio, indicando que o ácido está atacan-do diretamente este eletrodo (reações1 e 3 dadas na introdução), com trocade elétrons em sua superfície metálica,de modo que estes não ingressam nocircuito externo. Ocorre, então, fartodesprendimento de hidrogênio gaso-so, inclusive com arraste de vapord’água da solução. Isso constitui umadesvantagem do experimento propos-to e, portanto, não é exagero salientaro extremo cuidado que deve ser toma-do na confecção da pilha e a necessi-dade da completa ausência de chamanas vizinhanças. A perda de eficiênciacausada pelo processo redox direto e odesprendimento de hidrogênio são fato-res que impedem seu uso comercial.

Outra forma de energia perdida noprocesso pode ser objeto de discus-são termodinâmica. A solução ácida

Pilhas de Cu/Mg

Tabela 1: Tempos de funcionamento do re-lógio com pilhas dos diversos meios eletro-líticos testados.

Meio Tempo/min

Laranja 10Coca-Cola® 10Sal de frutas 86Solução de NaCl 210Suco de laranja 640Suco de limão 170Vinagre 7

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sofre aquecimento, de modo que parteda energia de Gibbs da reação estásendo transformada em calor e nãorealiza trabalho.

Ao longo do período de funciona-mento da pilha, observa-se queda dopotencial e da corrente por ela forne-cidos, decorrente da diminuição daconcentração de H+, principalmentedevido à reação 3. Um fator adicionalque leva à queda da corrente é a dimi-nuição na espessura da barra de mag-nésio. Com respeito aos aspectos aci-ma, deve-se lembrar que o funcio-namento dos equipamentos dependeda corrente e do potencial fornecidopela pilha. A maior ou menor importân-cia de cada um destes fatores em cadaequipamento constitui uma excelenteoportunidade de interação com o pro-fessor da disciplina Física.

Consideremos agora o funciona-mento do relógio, quando foram testa-das pilhas com os mesmos metaismas com diferentes meios eletrolíticos.Estes estão listados na Tabela 1, bemcomo o tempo de funcionamento dorelógio. Observa-se que não é neces-sário o uso de meio ácido para provo-car o funcionamento do relógio, poismeios contendo sais, como NaCl, sãosuficientes. O uso desses materiaisfornece apenas medidas aproximadas,pois, por exemplo, a qualidade dos su-cos como meios eletrolíticos dependede inúmeros fatores como espécie,época da colheita, maturação etc.Entretanto, os resultados apresentadospermitem antever a eficiência aproxi-mada de seu funcionamento.

Por fim, devemos lembrar que osresultados obtidos em todos os siste-mas testados também são influencia-dos pela composição da liga de mag-nésio utilizada, que certamente vaiinterferir, com reações paralelas dosoutros metais presentes na mesma,nos processos básicos discutidos an-teriormente. O leitor deve, então, enca-rar esses números com bastante reser-va e não se preocupar se os valoresobtidos em sala de aula diferem signi-ficativamente dos aqui listados, masusá-los apenas como uma referênciade que o relógio e os demais equi-pamentos funcionam por um temposuficiente para uma boa demonstraçãoem sala de aula. De posse destasinformações e do material básico, oprofessor está pronto para proporcio-nar aos seus alunos uma boa oportu-nidade de discussão multidisciplinar eum forte estímulo ao aprendizado daquímica em qualquer curso de nívelmédio.

AgradecimentosOs autores agradecem à CAPES,

especificamente ao programa SPEC/CAPES pelo apoio dado na construçãodo Laboratório de Ensino de Químicada UEM (LABENQ/UEM) e ao Progra-ma Especial de Treinamento do Depar-tamento de Química PET/DQI - UEM.Agradecimentos especiais são devidostambém ao Prof. Mauro Baldez, àsProfas. Dras. Florângela Maionchi eDanil Agar Rocha Rubio, pelas valiosassugestões e discussões durante ostrabalhos.

Referências bibliográficasFELTRE, R. Química. 4a ed. São Paulo:

Editora Moderna, 1996. v. 2, p. 329-338.

STROEBEL, G.G. e MYERS, S.A. In-troductory electrochemistry for kids - fo-od for thought, and human potential. J.Chem. Educ., v. 75, n. 2, p. 179, 1998.

SWARTLING, D.J. e MORGAN, C.Lemon cell revisited - the lemon-pow-ered calculator. J. Chem. Educ., v. 75,n. 2, p. 181, 1998.

CATÁLOGO ALDRICH. Milwaukee:Aldrich Chemical Co., 1992. p. 1705.

KELTER, P. B.; CARR, J.D.; JOHNSON,T. e CASTRO-ACUÑA, C.M. The chemi-cal and educational appeal of the orangejuice clock. J. Chem. Educ., v. 73, n. 12,p. 1123, 1996.

MAHAN, B. e MYERS, R.J. Química:um curso universitário. 4a ed. São Paulo:Edgard Blucher, 1993.

EQUIPE QUÍMICA EM AÇÃO. Apostilaquímica em ação. São Paulo: IQ-USP.

HIOKA, N.; MAIONCHI, F.; RUBIO,D.A.R.; GOTO, P.A. e FERREIRA, O.P. Pi-lhas modificadas empregadas no acen-dimento de lâmpadas. Química Nova naEscola, n. 8, p. 35, 1998.

Para saber maisGENTIL, V. Corrosão. Rio de Janeiro:

Editora Guanabara Dois, 1982.CASTELLAN, G. Fundamentos de

físico-química. Rio de Janeiro, EditoraLTC, 1986.

Noboru Hioka ([email protected]) e Ourides Santin Filhosão professores no Departamento de Química na Uni-versidade Estadual de Maringá. Aparecido Junior deMenezes, Fernando Seiji Yonehara, Kleber Bergamaskie Robson Valentim Pereira são alunos de graduação docurso de química e bolsistas do Grupo PET-DQI/UEM.

Pilhas de Cu/Mg

Novos pesos atômicos para N, S, Cl,Ge, Xe, Er e U

A Comissão sobre Pesos Atômicos eAbundâncias Isotópicas (CPAAI) daDivisão de Química Inorgânica da UniãoInternacional de Química Pura e Aplicada(IUPAC), reunida nos dias 8-10 de agostode 1999, durante a Assembléia Geral daIUPAC em Berlim, Alemanha, aprovoumudanças em algumas massas atômi-cas relativas (pesos atômicos). Baseadaem novas determinações de abundân-cias isotópicas e revisões de abundân-cias isotópicas prévias, a CPAAI decidiumudar significativamente as massas

atômicas relativas de sete elementos(incerteza entre parênteses): nitrogênio- de 14,00674(7) para 14,0067(2); enxofre- de 32,066(6) para 32,065(5); cloro - de35,4527(9) para 35,453(2); germânio - de72,61(2) para 72,64(1); xenônio - de131,29(2) para 131,293(6); érbio - de167,26(3) para 167,259(3); urânio - de238,0289(1) para 238,02891(3).

Estas modificações farão parte daTabela de Pesos Atômicos 1999, a serpublicada em breve em Pure and AppliedChemistry, revista da IUPAC. Os outrospesos atômicos permanecem como pu-blicados em Química Nova na Escola n.10, p. 12.

Como na tabela periódica da SBQ ospesos atômicos têm no máximo cincoalgarismos significativos, a próxima im-pressão da tabela terá as seguintes mo-dificações: enxofre - de 32,066(6) para32,065(5); cloro - de 35,453 para35,453(2); germânio - de 72,61(2) para72,64(1); xenônio - de 131,29(2) para131,29; érbio - de 167,26(3) para 167,26.

Maiores informações: Chemistry Inter-national - The news magazine of IUPAC,v. 22, n. 2, março 2000 (http://www.iupac.org/publications/ci/2000/march/index.html).

(RCRF)

Nota