Estudo das Pilhas Galvânicas

Estudo das Pilhas Galvânicas

(Parte 2 de 3)

Ered Cu 2+ > Ered Zn

POTENCIAL (V)SEMI-REAÇÃO DE REDUÇÃO

Potenciais-padrão de redução em água à 25°C

1. Materiais: 1.1. Dois pedaços de lã de aço (Bombril);

1.2. Dois tubos de ensaio.

2. Reagentes: 2.1. 10 ml de solução de sulfato de zinco 1,0 mol.L-1 2.2. 10 ml de solução de sulfato de cobre 1,0 mol.L-1

PRÁTICA NÚMERO 1 – DESLOCAMENTO GALVÂNICO

3. PROCEDIMENTOS

3.1. Desfiar dois pedaços finos de lã de aço e colocá-los um em cada tubo de ensaio; 3.2. Transferir 10 ml da solução de sulfato de zinco 1,0 mol.L-1 para um dos tubos de ensaio contendo a lã de aço (identifique o tubo com a solução empregada); 3.3. Faça o mesmo para a solução de sulfato de cobre 1,0 mol.L-1; 3.4. Observe a ocorrência de transformações.

4. RESULTADOS

Primeiramente, seguimos todos os procedimentos pré-determinados na orientação da professora e analisamos que em um determinado tubo, houve uma reação entre a solução empregada e o chumaço de lã de aço, entretanto no outro tubo não houve nenhuma reação. É importante salientar que, a lã de aço utilizada é de baixa densidade, ou seja, contém pouco carbono (processo de fabricação de aço) em sua estrutura, ou seja, temos um corpo de prova basicamente de ferro.

TABELA 1 – Resultados dos respectivos tubos de ensaio:

(SOLUÇÃO DE CuSO4) TUBO B (SOLUÇÃO DE ZnSO4)

Há reação entre a lã de aço e a solução, indicada pela liberação de calor (reação exotérmica), além de poder ser observado a deposição do Cu2+ na superfície da lã, tornando a solução, de azulada, para incolor devido à diminuição da concentração de íons de cobre na solução.

Fe° + CuSO4FeSO4 + Cu°

Não há reação. Fe° + ZnSO4 não reage

5. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

A partir dos resultados obtidos, visualizamos que de acordo com os potenciais de redução indicados na tabela de potenciais, os elementos que possuem valor de E° maior sempre se reduzirão e, os elementos que possuem E° menor sempre se oxidarão, assim temos: TABELA 2 – Potenciais de redução dos elementos utilizados:

Elemento E°(V)

Analisando a tabela acima, vemos que o Fe, presente na lã de aço está entre os elementos das soluções indicadas, assim:

Comparando as reações do Tubo A, temos:

Cu2+ + 2 e- Cu° (A reação tende a formar cobre metálico, por ter E° maior do que o elemento em contato (Fe), assim este reduz ao receber os elétrons do ferro.)

Fe° Fe2+ + 2 e- ( A reação tende a formar íons de ferro na solução, por ter E° menor do que o elemento em contato (Cu), assim este oxida ao liberar os elétrons para os íons de cobre.)

Comparando as reações do Tubo B, temos:

Fe2+ + 2 e- Fe° (A reação tende a formar ferro metálico, ou seja, não há mudança, pois o mesmo já encontra-se no estado metálico (lã de aço).

Zn° Zn 2+ + 2 e- ( A reação tende a formar íons de zinco, ou seja, não há mudança, pois o mesmo já encontra-se como íons na solução (ZnSO4).) Por não haver mudança, não há reação neste caso.

As figuras abaixo mostram claramente a situação dos tubos:

Figura 1 – Tubo A Figura 2 – Tubo B

Figura 3 – Comparação entre os tubos A e B

Íons de cobre depositados na superfície da lã de aço.

Não há deposição de íons na superfície do material.

1. Materiais: 1.1. Dois béqueres de 250 ml;

1.2. Um tubo em “U”; 1.3. Dois chumaços de algodão; 1.4. Uma chapa de zinco; 1.5. Uma chapa de cobre; 1.6. Um pedaço de lã de aço; 1.7. Um fio de cobre com terminais do tipo “jacaré”; 1.8. Um multímetro.

2. Reagentes: 2.1. 200 ml de solução de sulfato de zinco 1,0 mol.L-1 2.2. 200 ml de solução de sulfato de cobre 1,0 mol.L-1 2.3. 50 ml de solução de cloreto de sódio 3,0 mol.L-1

PRÁTICA NÚMERO 2 – PILHA DE DANIELL

3. PROCEDIMENTOS

3.1. Limpar as chapas de zinco e de cobre com a lã de aço para a remoção dos óxidos superficiais das mesmas. 3.2. Transferir 200 ml da solução de sulfato de zinco para o béquer de 250 ml e inserir neste meio a chapa de zinco. 3.3. Faça o mesmo para a solução de sulfato de cobre e para a chapa de cobre. 3.4. A seguir, preencha o tubo em “U” com a solução de cloreto de potássio fechando as extremidades do tubo com os chumaços de algodão (atenção: dentro do tubo em “U” não poderá haver a formação de bolhas.) 3.5. Posicionar cada extremidade do tubo em “U” dentro de cada um dos béqueres. 3.6. Ligar as chapas de zinco e de cobre com o fio de cobre com os terminais do tipo “jacaré”. 3.7. Medir a tensão entre as chapas metálicas com o multímetro. Anotar o valor lido no multímetro. 3.8. Retirar o tubo em “U” do sistema e medir a tensão entre as chapas metálicas com o multímetro. Anotar o valor lido.

4. RESULTADOS

Conforme indicado nos procedimentos acima descritos, o sistema da pilha foi montado e, após a imersão do tubo em “U” (ponte salina) nas duas semi-celulas e feita a ligação entre as chapas metálicas, observou-se o início da reação de oxido-redução que ocorre em sistemas desse tipo. Abaixo temos as imagens das partes do sistema montado em laboratório:

FIGURA 4 – Solução de CuSO4 FIGURA 5 – Solução de ZnSO4

FIGURA 6 – Ponte salina FIGURA 7 – Chapa de Cu (esquerda) e Zn

(direita)

FIGURA 8 – Semi-célula de Cu/CuSO4 FIGURA 9 – Semi-célula de Zn/ZnSO4

Cu° CuSO4

Zn°

ZnSO4

FIGURA 10 – Sistema completo

De acordo com a medida do multímetro utilizado, tivemos uma leitura de 1,09V (figura 1) no sistema, quando este estava em perfeito funcionamento e com todos os seus componentes conectados.

Contudo, ao retirarmos a ponte salina, parte do sistema que faz a ligação iônica do sistema e neutraliza as cargas entre as semi-células, a medida de tensão cai para zero V, ou seja, não há passagem de corrente elétrica pelo fio externo.

FIGURA 1 – Momento da medição com o multímetro.

Fio que conduz a corrente elétrica pelo sistema externo.

5. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

(Parte 2 de 3)

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