RELATÓRIO DE ELETROQUÍMICA 2022

Prévia do material em texto

2
Universidade Do Estado Do Pará 
Departamento de Ciências Naturais
Campus I - Centro de Ciências Sociais e Educação
Curso de licenciatura em Química 
Química do Meio Ambiente Experimental III 
Relatório de aula prática
Estudo de reatividade de metais 
Belém
2022
Elizandra Morais Teles
Flávia Leandra Miranda Alcântara
Hervelly Ananda Gonçalves da Silva
Lucas Freitas da Silva
Luiz Gustavo Teixeira Sacco
Relatório de aula prática
Estudo de reatividade de metais 
Profa. Vânia dos Santos Lobo
Draº em Educação para a Ciência
Universidade do Estado do Pará (UEPA)
SUMÁRIO
SUMÁRIO	3
RESUMO	4
INTRODUÇÃO	1
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	Erro! Indicador não definido.
MATERIAIS E MÉTODO	1
3.1.	MATERIAL	1
3.2.	sOLUÇÕES E REAGENTES	1
3.3.	PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL	2
4.	RESULTADOS	2
5.	DISCUSSÃO	3
6.	CONCLUSÃO	4
7.	REFERÊNCIAS	5
8.	APÊNDICES	6
RESUMO
O relatório apresenta observações efetuadas no laboratório de química da Universidade do Estado do Pará para a disciplina de química do meio ambiente experimental III. Tal atividade visa elucidar os questionamentos a respeito da eletroquímica diretamente relacionada com a reatividade dos metais de magnésio (Mg), zinco (Zn), ferro (Fe) e cobre (Cu) em contato com soluções de; ácido clorídrico (HCl), sulfato de magnésio (MgSO4), sulfato de zinco (ZnSO4) e sulfato de cobre (CuSO4). E deste modo, foram efetuadas as analises destas utilizando a metodologia exigida e de tal forma foi relatada diferenças experimentais em relação ao resultado teórico esperado nos casos da análise dos íons de ferro na presença de sulfato de cobre.
Palavras-chave: Eletroquímica; Íons metálicos; Redox; Reações químicas.
INTRODUÇÃO
A corrosão na eletroquímica é um processo espontâneo, passível de ocorrer quando o metal está em contato com um eletrólito, onde acontecem, simultaneamente, reações de oxirredução; anódinas (oxidação) e catódicas (redução), (MERÇON at. al. 2019).
Mediante a conceitos e contextos presentes no conteúdo de eletroquímica, a experimentação pode ser uma estratégia eficiente para a produção de explicações para problemas reais que permitam uma contextualização, e dessa maneira estimular questionamentos que encaminhem à investigação. (SILVA, 2016).
Nesse viés, a prática experimental promove a construção de significados aos   conteúdos, esse processo pode ser caracterizado por dois aspectos: o empírico, quando utiliza descrições e explicações evidenciadas a partir de constituintes, propriedades de um sistema ou objetos observáveis; e o teórico, quando utiliza descrições e explicações que dizem respeito aos fenômenos não diretamente observáveis, sendo construídos por meio de discursos teóricos e científicos (MORTIMER, 2000).
Logo, a observação da eletroquímica por meio da experimentação auxilia no entendimento, sendo um assunto de estudo indispensável nas salas de aula, pois estar presente em diversos materiais e processos do cotidiano, como pilhas, procedimentos industriais para obtenção de metais ou recobrimento de peças metálicas e na eletricidade. portanto a prática experimental de eletroquímica referente a reatividade de metais, motivou a observação prática atrelada a questionamentos investigativos e busca por explicações científicas, dessa maneira facilitando o entendimento dos fenômenos ocorridos.
MATERIAIS E MÉTODO
MATERIAL
	Materiais
	Unidades
	Tubos de ensaio.
	12
	Estante para tubos de ensaio.
	1
	Espátulas.
	4
	Micro pipetas
	4
sOLUÇÕES E REAGENTES
	Soluções e reagentes
	Concentração
	Cobre em pó (Cu).
	-
	Ferro em pó Fe).
	-
	Zinco em pó (Zn).
	-
	Raspas de magnésio (Mg).
	-
	Solução de ácido clorídrico (HCl) 0,25 mol/l.
	0,25 Mol/L
	Solução de sulfato de magnésio (MgSO4)
	1,00 Mol/L
	Solução de sulfato de cobre (CuSO4)
	1,00 Mol/L
	Solução de sulfato de zinco (ZnSO4)
	1,00 Mol/L
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Inicialmente para a preparação do ambiente experimental foram adicionados 12 tubos de ensaios na estante para tubos. No primeiro momento do experimento, os metais de magnésio, Zinco (Zn), Ferro (Fe) e Cobre (Cu), foram inseridos nos tubos na seguinte ordem; na primeira coluna da estante de tubos, com o auxílio de uma espátula foi atribuído em quatro tubos, ¼ de raspas de magnésio; repetidamente, as 2°, 3°, 4° colunas, contendo 4 tubos de ensaios, receberam respectivamente,1⁄4 de ferro em pó em cada tubo, ¼ de zinco em pó em cada tudo e ¼ de cobre em pó em cada tubo (Anexo 1).  Em prosseguimento, as soluções de; ácido clorídrico (HCl), sulfato de magnésio (MgSO4), sulfato de zinco (ZnSO4) e sulfato de cobre (CuSO4), foram adicionadas respectivamente, nos tubos presentes em cada coluna (ANEXO 2). Após os procedimentos mencionados, as reações das soluções com os metais, foram observadas em torno de 15 minutos para a identificação de ocorrência química.
3. RESULTADOS
De acordo com a experimentação, optamos por qualificar e organizar os dados em uma tabela, onde iremos relacionar as soluções, os sólidos e seus íons, e o fenômeno observável característico, ou indicio de transformações da estrutura química dos compostos (alteração da coloração, produção de gases, liberação de calor para o meio ou produção de precipitados).
Tabela 1 - Representação das observações obtidas durante o procedimento experimental.
	SOLUÇÕES
	ÍONS METÁLICOS
	FENÔMENOS OBSERVADOS
	
	Mg
	Zn
	Fe
	Cu
	
	MgSO4
	S.A.Q.[footnoteRef:1] [1: Sem Indício de alteração química observável.] 
	S.A.Q.
	L.G.[footnoteRef:2] [2: Liberação de gases visível.] 
	S.A.Q.
	
	ZnSO4
	S.A.Q.
	S.A.Q.
	S.A.Q.
	M.C.[footnoteRef:3] [3: Mudança de coloração.] 
	
	HCl
	M.C.
	S.A.Q.
	L.G.
	S.A.Q.
	
	CuSO4
	S.A.Q.
	L.G.
	S.A.Q.
	S.A.Q.
	
	TUBOS DE ENSAIO
	1a
	2a
	3a
	4a
	
4. DISCUSSÃO
 A Eletroquímica é o estudo das relações entre a eletricidade e as reações químicas, abrangendo o estudo de processos espontâneos e não espontâneos. As reações de oxidação-redução (Redox), ocorrem a partir da transferência de elétrons de um reagente para outro (BROWN, 2005) e (SKOOG, 2006). 
	Partindo deste princípio, ao organizar nossos dados, levantar e relacionar com os resultados esperados e obtidos, obtivemos as seguintes constatações acerca da experimentação realizada e exemplificamos nos melhores exemplos. Apresentaram indícios de reações químicas os tubos de ensaio das 1a,3a e 4a colunas com as respectivas soluções de ácido clorídrico, sulfato de magnésio e sulfato de zinco. Desta forma: 
Tabela 2 – Relação de tubos de ensaio que apresentaram indícios de reações químicas 
	COLUNA
	TUBO
	REAGENTES
	1
	2
	Mg e HCl
	3
	2
	Fe e HCl
	3
	4
	Fe e MgSO4
	4
	2
	Cu e HCl
	2
	1
	CuSO4 e Zn
As respectivas equações químicas para os íons de ferro e magnésio são representadas pelas equações (serviram também para elucidar as outras reações, pois são reações genéricas): 
Oxidação: 2 H+ + 2 e- 2 H0
Redução: Fe (s) + 2 e- Fe2+
Reação Global: Fe(s) + 2 HCl (aq) → FeCl2 (aq) + H2 (g)
Como pode-se notar a reação que ocorre com os íons de ferro e os libera uma quantidade considerável de gás hidrogênio (em contato com o ácido clorídrico) e quando em presença do MgSO4(aq), responsável pelas borbulhas presentas na experimentação. Segundo (SKOOG, 2006) o agente oxidante é o receptor de elétrons, e em nossa experimentação é o hidrogênio presente no ácido clorídrico que utilizamos, e em contrapartida o ferro metálico presente se torna o agente redutor.
Um agente redutor é um doador de elétrons. Um agente oxidante é um receptor de elétrons. Nessa reação, um elétron é transferido do Fe2+ para o Ce4+ para formar íons Ce3+ e Fe3+. Uma substância que tem uma grande afinidade por elétrons, como o Ce4+, é chamada agente oxidante ou 
oxidante. Um agente redutor, ou redutor, é uma espécie, tal como o Fe2+, que doa facilmente um elétron para outra espécie. Para descrever o comportamento representado pela Equação 18-1, dizemos que o Fe2+ é oxidado pelo Ce4+; de forma similar, Ce4+ é reduzido por Fe2+. (SKOOG, 2006)
Para a reação (Fe2+(s) + MgSO4(aq)) segundoa literatura consultada, não se gera nenhum tipo de reação, devido a reatividade do Mg+ ser igual ou maior que a do ferro metálico. Entretanto, foi observada mudança de coloração na solução, de um tom inicialmente incolor para uma tonalidade amarelada quando adicionado o sulfato de magnésio. Assim indicando algum erro com os métodos utilizados ou reagentes.
Para a reação (Mg2+(s) + HCl(aq) MgCl2(aq) + 2 H(g) ), da mesma forma que ocorre na reação do ferro metálico com ácido clorídrico, há liberação de gás hidrogênio a qual foi observada. Isso se dá em razão do magnésio ter a capacidade de ser um bom agente redutor para o hidrogênio, agente oxidante em questão.
As respectivas equações químicas para os íons de cobre são representadas pelas equações abaixo: 
Para a reação Cu2+(s) + 2 HCl(aq) Não ocorrera nenhum tipo de reação química, devido a reatividade do H2+ ser maior do que o cobre metálico. Segundo (VOGEL, 1981) os compostos do Cu2+ são rapidamente dissolvidos em água regia ou ácido sulfúrico quando concentrado e aquecido, ainda, relata que os sais formados geralmente possuem a coloração azulada e esta característica se deve ao Tetraquocuprato II [Cu(H2O)42+. 
Para a reação de Zn2+(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) +Cu(s) Foi possível observar uma liberação de gás seguida por uma mudança da coloração da solução e deposição. Isto ocorre em função da ação do Zinco sobre o Cobre “trocando” de lugar realizando uma simples troca:
Oxidação: Zn + 2 e- Zn2+
Redução: Cu2+(s) + 2 e- Cu(s)
Reação Global: Zn(s) + CuSO4 (aq) → Cu(s) + ZnSO4 (aq)
5. CONCLUSÃO
Para FERREIRA, 2011. A reação de oxirredução envolve dois tipos de semi reações relacionadas à transferência de elétrons. Sendo a oxidação, referente a perda de elétrons ou aumento do número de oxidação de um elemento e também a redução, referente ao ganho de elétrons ou diminuição do número de oxidação de um elemento.
As reações eletroquímicas podem ser espontâneas ou forçadas e ocorrem respectivamente, por dois modos fisicamente diferentes: transferência direta e transferência indireta de elétrons. A transferência direta ocorre quando o oxidante e o redutor estão em contato físico, no entanto, a transferência indireta de elétrons ocorre em células eletroquímicas nas quais o oxidante e o redutor estão fisicamente separados (VASCONCELOS, 2019).
Historicamente falando, o termo oxidação era aplicado a processos onde o oxigênio era aceito por uma substância. Por sua vez, a redução era considerada um processo no qual o oxigênio era removido de um composto. Mais tarde, a aceitação do hidrogênio também foi chamada de redução e assim a perda de hidrogênio teve de ser denominada oxidação. Prosseguindo, outras reações, nas quais o oxigênio e o hidrogênio não eram envolvidos, tiveram de ser classificadas como oxidação ou redução até que uma definição mais ampla de oxidação e redução, baseada na liberação ou aceitação de elétrons, fosse elaborada. (VOGEL, 1981). 
6. REFERÊNCIAS
ATKINS, P., JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o 
meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012.
BROWN, T. L. et al. Química a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson, 2005.
FERREIRA, Rafael de Queiroz; RIBEIRO, Josimar. Química Analítica II. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Núcleo de Educação Aberta e a Distância, 2011.
MERÇON, Fábio; GUIMARÃES, Pedro Ivo Canesso; MAINIER, Fernando Benedito. Corrosão: um exemplo usual de fenômeno químico. Revista Química Nova na Escola n° 19, maio, 2004.
MORTIMER, E. F. Linguagem e Formação de Conceitos no Ensino de Ciências. Belo Horizonte: Ed. UFMG, 2000.
RODRÍGUEZ, J. A. P. B. Efeito da corrosão do chapeamento do fundo do casco sobre a confiabilidade estrutural de navios. 2015. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas Navais). Departamento de Engenharia Naval e Oceânica, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.
SILVA, Vinícius Gomes. A importância da experimentação no ensino de química e ciências. Universidade Estadual Paulista – Unesp Bauru,2016.
Vogel Arthur Israel. Química Analítica Qualitativa. Revista Svehla, 5° edição, São Paulo,1981.
7. APÊNDICES
Apêndice 1 - Ordem dos tubos de ensaio de cada meta 
Apêndice 2 - Ordem da atribuição das soluções em cada metal.