APL Construo de uma Pilha Eletroqumica

A eletroqumica estuda as interligaes entre processos qumicos e eltricos, tal como o nome indica. Esta rea investiga as alteraes qumicas consequentes da passagem da corrente eltrica e vice-versa. A vertente em estudo nesta experincia laboratorial a formao de corrente eltrica provocada por reaes qumicas de oxidao e reduo. Este processo d-se graas a dispositivos como as pilhas, baterias e acumuladores. Uma pilha constituda por dois eletrlitos de forma a ocorrer transferncia de eletroes entre ambos. Um deles o plo positivo ou ctodo, onde ocorre a reao de reduo, ganho de eletres, enquanto que o outro o plo negativo ou nodo, onde ocorre a reao de oxidao, perda de eletres. Os eletres circulam do nodo para o ctodo atravs de um circuito eltrico externo clula dado que os eletrlitos se encontram separados em duas metades da clula eletroqumica. O eletrlito uma substncia condutora da corrente eltrica que origina caites ou anies. A pilha construda ser constituda por zinco, cobre e batatas, graas ao seu carter bsico que auxilia fortemente a conduo da corrente (possui potssio). Quanto mais denso o eletrlito, maior a fora eletromotriz. Estes metais foram escolhidos tendo em conta os seus potenciaispadro de reduo. Na pilha, ocorrem: Semi-reao de oxidao: Zn Zn2+ + 2eSemi-reao de reduo: Cu2+ + 2eCu 2+ 2+ Reao global: Zn + Cu Zn + Cu Ser ento arquitectada uma pilha com algumas batatas ligadas em srie; quantas mais ligaes forem feitas, maior a diferena de potencial.

Identificar os constituintes de uma pilha eletroqumica; Construir uma pilha original com materiais acessveis; Entender a pilha eletroqumica como resultado da tendncia dassubstncias em receber ou doar eletres; Aferir a diferena de potencial da pilha construda; Identificar a reao redox que ocorre; Aprender como selecionar os eltrodos e eletrlitos para a construo de uma pilha.1

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Eo pilha = E0ctodo E0nodo E0 (Zn2+/Zn) = - 0,76 V E0 (Cu2+/Cu) = 0,34 V Eo pilha = 0,34 - ( -0,76) = 1,1 V

Batatas; Clips de zinco; Fios de cobre; Lixas; Faca; Alicate; Estanho; Mquina de soldar; Voltmetro; Relgio digital.

Fig.1- Materiais utilizados

Ter sempre presente que o laboratrio um local de trabalho srio e derisco potencial; Antes de iniciar o trabalho laboratorial, elaborar os protocolos adequados e assinalar as precaues a tomar; Preparar corretamente os materiais; No final, arrumar devidamente os reagentes e materiais utilizados.

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1. 2. 3. 4. 5.Fig.2- Passo 4

Lavar e cortar as 6 batatas; Cortar e lixar os fios de cobre; Ligar cada fio de cobre a um clip; Soldar com estanho a ligao do cobre ao zinco; Montar o esquema da pilha como mostra a

imagem: 6. Medir a diferena de potencial entre todas as batatas para verificar as ligaes. A seguir, medir a diferena de potencial da primeira Fig.3- Passo 5

Fig.4- Passo 6

ltima batata. Registar os valores; 7. Ligar o relgio primeira e ltima batata. Se o relgio no ligar, trocar os plos; 8. Registar os resultados obtidos e relacion-los com os fundamentos tericos.

Diferena de potencial entre cada eletrlito Diferena de potencial da srie de batatas

0,93 V 11,53 V

U terico = 1,1 V U obtido = 0,93 V = x 100 85%

O rendimento obtido foi de 85%.3

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Nesta experincia, alguns cuidados foram tomados de forma a simular uma pilha fidedignamente e com sucesso. Foram necessrios clculos prlaboratoriais e adequao dos materiais ao uso pretendido, como, por exemplo, lixar o fio de sobre para remover as impurezas que atuam como bloqueadores passagem de eletres. Outra forma de aumentar a diferena de potencial da clula eletroqumica foi colocar diversas batatas em srie, assim os eletres podem percorrer uma distncia maior. Por sua vez, as batatas so um eletrlito bastante denso, facilitando assim a conduo dos eletres. No entanto, o rendimento desta atividade prtica foi de 85%, aproximadamente. Calculamos que os restantes 15% se tenham perdido por ms condies do material utilizado, mau contato entre alguns fios de cobre e clips de zinco, perdas de energia sob a forma de corrente, proximidade dos eltrodos utilizados na tabela peridica e/ou alteraes na temperatura do laboratrio. Na construo desta pilha, foi possvel entender a passagem de corrente eltrica como resultado de reaes qumicas, neste caso, ocorreu a oxidao do zinco simultaneamente reduo do cobre. Foi possvel tambm criar energia eltrica suficiente para fazer um relgio digital funcionar sendo que o terminal negativo da bateria tem de ser ligado ao ctodo da pilha e o positivo ao nodo. O grupo adquiriu, com sucesso, as competncias de identificar as reaes que ocorrem, recriar o mesmo cenrio de diferentes formas e com diferentes materiais, efetuar os clculos necessrios para a construo de um pilha e projetar uma experincia laboratorial semelhante.

http://veja.abril.com.br/saladeaula/090309/o-mundo-movido-a-ions.shtml; http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA4_8AB/eletroquimica; http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fis ico_quimica_trabalhos/pilharelatorio.htm; http://www.feiradeciencias.com.br/sala12/12_21.asp http://www.agamenonquimica.com/docs/teoria/fisico/eletroquimica.pdf.

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