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PILHA DE DANIELL Apresentação 1. OBJETIVO O experimento explora uma pilha galvânica conhecida como pilha de Daniell. Nesta pilha, reações de oxidação e redução ocorrem espontaneamente, gerando uma corrente elétrica no circuito da pilha. Ao final deste experimento você deverá ser capaz de: identificar as reações de oxidação e redução;• descrever o funcionamento de uma pilha galvânica;• diferenciar cátodo e ânodo;• caracterizar as reações espontâneas de oxidação e redução.• 2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS? Os conceitos abordados nessa prática mostram reações que ocorrem em nosso dia a dia. A pilha de Daniell ilustra um processo espontâneo de conversão de energia química em energia elétrica muito comum em baterias e pilhas comerciais. 3. O EXPERIMENTO Este experimento utiliza 2 béqueres de 50 mL, placa de Petri, placas de cobre, zinco e ferro. O papel filtro servirá como ponte salina para a pilha em questão e o multímetro para medição de voltagem e corrente. Serão utilizadas diferentes soluções. 4. SEGURANÇA No experimento serão utilizados o jaleco e as luvas. 5. CENÁRIO O experimento é realizado em uma bancada convencional contendo gavetas, armários e estante de soluções. Você deverá montar uma pilha de Daniell. Para tanto, você deverá selecionar os materiais e acessórios nas gavetas e armário. Na estante você deverá identificar e selecionar as soluções necessárias. Bons estudos. Sumário teórico Acesse o sumário: 1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL PILHA DE DANIELL 1. ELETROQUÍMICA Eletroquímica é o ramo da química que investiga as interrelações entre fenômenos elétricos e químicos que ocorrem nas reações químicas. Tais reações envolvem o movimento de elétrons entre átomos e a conversão de energia elétrica em energia química, ou vice-versa. Dois tipos de reação são investigados pela eletroquímica: oxidação e redução. Enquanto na oxidação os átomos perdem elétrons, no processo de redução os átomos ganham elétrons. As reações de oxidação e redução são muito comuns em nosso cotidiano e podem ocorrer de forma espontânea, como nos casos das pilhas galvânicas ou baterias, ou de forma induzida como nos casos das células eletrolíticas. 2. A PILHA A pilha de Daniell é um exemplo de um processo eletroquímico que ocorre de forma espontânea, ou seja, sem qualquer indução externa. Na pilha de Daniell, duas placas metálicas, ou eletrodos, são mergulhadas em duas diferentes soluções químicas e então conectadas através de fios metálicos. Para completar o “circuito elétrico” e permitir a livre circulação de elétrons e íons no sistema, uma ponte contendo uma solução salina condutora de eletricidade é inserida entre as duas soluções. Esta ponte, normalmente feita por uma solução de cloreto de sódio saturada, permite a mobilidade de íons para equilibrar iônicamente as soluções. 2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL A figura 1 ilustra o mecanismo de funcionamento da pilha de Daniell. Figura 1 – Pilha de Daniell. Para entender o funcionamento da pilha de Daniell, é fundamental entender a natureza elétrica dos átomos envolvidos no processo. Analisando a tabela periódica, observa-se que o zinco é mais reativo que o cobre, e, portanto, tem maior tendência a perder elétrons. Sendo assim, a placa de zinco irá perder elétrons, tornando-se o eletrodo negativo, ou ânodo, através da seguinte reação de oxidação no ânodo: Zn(s) Zn2+ (aquoso) + 2 e- A placa de cobre, por sua vez, irá receber os elétrons cedidos pelo zinco, tornando-se o eletrodo positivo, o cátodo, através da seguinte reação de redução no cátodo: Cu2+(aquoso) + 2e- Cu(s) Os processos de oxidação (perda de elétrons) e redução (ganho de elétrons) resultam em fenômenos opostos nas duas placas. A placa de zinco, por perder elétrons, se corrói, ou seja, perde material sólido. Já a placa de cobre, por ganhar elétrons, se reduz, ou seja, aumenta a quantidade de material sólido. Este fenômeno passa despercebido numa prática laboratorial didática, devido ao limitado tempo dedicado ao experimento. 3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Entretanto, no laboratório virtual você poderá avançar o tempo, inspecionando o efeito das reações sobre os eletrodos. Para auxiliar no melhor entendimento da natureza elétrica dos fenômenos envolvidos, utiliza-se um multímetro para medir a diferença de potencial (ddp) e a corrente elétrica no circuito. Ao ser inserido no circuito com a pilha, os elétrons livres irão percorrer também o multímetro, possibilitando a medição da corrente e da ddp da pilha. 4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CHANGE, Raymond; GOLDSBY, Kenneth A. Química. 11. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. ROSENBERG, Jerome L.; EPSTEIN, Lawrence M.; KRIEGER, Peter J. Química Geral. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. SILVA, Rodrigo Borges da; COELHO, Felipe Lange; Fundamentos de química orgânica e inorgânica. Porto Alegre: SAGAH, 2018. Sumário teórico 1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL INSTRUÇÕES GERAIS 1. Neste experimento você irá aprender como ocorre uma reação espontânea, o comportamento do cátodo e do ânodo, entender como acontece a reação de oxidação e redução. 2. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do VirtuaLab. 3. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial VirtuaLab” presente neste Roteiro. 4. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as instruções para realização desta prática na subseção “Procedimentos”. 5. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação de Resultados”. 2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL RECOMENDAÇÕES DE ACESSO PARA ACESSAR O VIRTUALAB 1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome; 2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox; 3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o seu computador; 4. Verifique se o seu navegador está atualizado; 5. Realize teste de velocidade da internet. Na página a seguir, apresentamos as duas principais dúvidas na utilização dos Laboratórios Virtuais. Caso elas não se apliquem ao seu problema, consulte a nossa seção de “Perguntas Frequentes”, disponível em: https://algetec.movidesk.com/kb/pt-br/ Neste mesmo link, você poderá usar o chat ou abrir um chamado para o contato com nossa central de suporte. Se preferir, utilize os QR CODEs para um contato direto por Whatsapp (8h às 18h) ou para direcionamento para a central de suporte. Conte conosco! ATENÇÃO: O LABORATÓRIO VIRTUAL DEVE SER ACESSADO POR COMPUTADOR. ELE NÃO DEVE SER ACESSADO POR CELULAR OU TABLET. O REQUISITO MÍNIMO PARA O SEU COMPUTADOR É UMA MEMÓRIARAM DE 4 GB. SEU PRIMEIRO ACESSO SERÁ UM POUCO MAIS LENTO, POIS ALGUNS PLUGINS SÃO BUSCADOS NO SEU NAVEGADOR. A PARTIR DO SEGUNDO ACESSO, A VELOCIDADE DE ABERTURA DOS EXPERIMENTOS SERÁ MAIS RÁPIDA. 3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL PERGUNTAS FREQUENTES 1) O laboratório virtual está lento, o que devo fazer? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Feche outros aplicativos e abas que podem sobrecarregar o seu computador. d) Verifique o uso do disco no Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) -> “Detalhes”. Se estiver em 100%, feche outros aplicativos ou reinicie o computador. 4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL 2) O laboratório apresentou tela preta, como proceder? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente novamente. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Verifique se o navegador está atualizado. 5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO MATERIAIS NECESSÁRIOS • Béquer de capacidade volumétrica de 50 mL; • Lixa; • Multímetro; • Papel filtro; • Placa de Petri; • Placas de cobre, ferro e zinco; • Solução de Sulfato de cobre II a 0,3 mol.L-1; • Solução de Sulfato de ferro II a 0,3 mol.L-1; • Solução de Sulfato de zinco a 0,3 mol.L-1; • Solução saturada de cloreto de sódio. PROCEDIMENTOS 1. SEGURANÇA DO EXPERIMENTO Coloque os equipamentos de proteção individual localizados no “Armário de EPIs”. Nesse experimento, é obrigatório o uso de jaleco e luvas. 6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL 2. PREPARANDO O EXPERIMENTO Coloque todos os itens necessários ao experimento, que se encontram nas gavetas e no armário. 3. ANALISANDO A PILHA DE DANIELL Transfira 40 mL de sulfato de zinco para béquer 1 e 40 mL de solução de Sulfato de cobre II a 0,3 mol.L-1 para o béquer 2. Lixe os eletrodos de zinco e cobre localizados em suas respectivas placas. Coloque a placa de zinco no béquer 1 e a placa de cobre no béquer 2. Faça a ponte salina, enrolando o papel filtro, e coloque-a na placa de Petri. Transfira um pouco da solução saturada de cloreto de sódio para a placa de Petri para umedecer a ponte salina e insira a ponte salina nos béqueres. Ponha a ponta positiva do multímetro no béquer 2 e a negativa no béquer 1. Gire o botão do multímetro para a esquerda, na posição de 20 V (corrente contínua), meça a tensão, anote a D.D.P encontrada e identifique as semirreações que estão acontecendo. Note os efeitos causados nos eletrodos, após a passagem de, pelo menos, 24h. Desfaça as configurações do experimento e faça a limpeza dos béqueres, para prosseguir com a prática. 4. ANALISANDO A PILHA DE DANIELL COM FERRO Despeje 40 mL de sulfato de ferro no béquer 1 e 40 mL de solução de Sulfato de cobre II a 0,3 mol.L-1 no béquer 2. Lixe os eletrodos de zinco e cobre localizados em suas respectivas placas. Coloque a placa de ferro no béquer 1 e a placa de cobre no béquer 2. Faça a ponte salina, enrolando o papel filtro, e coloque-a na placa de Petri. Coloque o cloreto de sódio na ponte salina e insira a ponte salina nos béqueres. Ponha a ponta positiva do multímetro no béquer 2 e a negativa no béquer 1. Meça a tensão e anote a D.D.P encontrada e identifique as semirreações que estão acontecendo. Note os efeitos causados nos eletrodos, após a passagem de, pelo menos, 24h. 7 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL 5. FINALIZANDO O EXPERIMENTO Remova as ponteiras do multímetro, faça a limpeza dos materiais, guarde-os e finalize o experimento. 6. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, localizada nas páginas 08 e 09 deste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. 8 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Por que se faz necessário lixar as placas antes de irem para os béqueres? 2. Qual o papel da ponte salina e por que é necessário molhar a ponte salina? 3. Com base nos seus conhecimentos, a pilha funcionaria sem a ponte salina? Justifique. 4. Identifique, na pilha, qual o eletrodo que corresponde ao cátodo e ânodo da pilha. 9 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL 5. O que aconteceria com a tensão, caso as ponteiras do multímetro fossem trocadas e colocasse nos eletrodos errados? Caso seja necessário, realize o teste para embasar a respostas, logo após retorne ao arranjo original. 6. Utilizando as semirreações de oxidação e redução da pilha de Daniell, encontre a equação global da pilha. 7. Qual o efeito notado nas placas? 8. A tensão permaneceu constante ou teve alguma variação? 9. Com base nos seus conhecimentos, qual dos eletrodos utilizados conseguiriam substituir o zinco na pilha e gerar uma D.D.P positiva? 10 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL TUTORIAL VIRTUALAB 1. SEGURANÇA DO EXPERIMENTO Visualize o armário de EPIs clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “EPIs” localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela. Se preferir, também pode ser utilizado o atalho do teclado “Alt+6”. 11 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Abra o armário clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ele. Coloque os EPIs adequados ao experimento clicando com o botãoesquerdo do mouse sobre ele. Neste experimento serão utilizados jaleco e luvas. 12 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL 2. PREPARANDO O EXPERIMENTO Visualize as gavetas clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Gavetas” ou através do atalho do teclado “Alt+2”. Abra as gavetas clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas. Faça o mesmo para fechá-las. 13 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Escolha as vidrarias, na primeira gaveta, clicando com o botão direito do mouse sobre elas e selecione a opção “Colocar na mesa”. Nesse experimento serão necessários 2 béqueres de capacidade volumétrica de 50 mL e a placa de Petri. Faça o mesmo com o multímetro localizado na terceira gaveta. Visualize o armário clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Armário” ou através do atalho do teclado “Alt+3”. 14 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Abra o armário clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ele. Coloque sobre a mesa o papel filtro, a lixa e as placas de cobre, ferro e zinco, clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas e selecione a opção “Colocar na mesa”. 15 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Visualize as soluções clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Soluções” ou através do atalho do teclado “Alt+7”. Coloque sobre a mesa as soluções de solução de Sulfato de cobre II a 0,3 mol.L-1 e Sulfato de Zinco, clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas e selecione a opção “Colocar na mesa”. 16 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL 3. ANALISANDO A PILHA DE DANIELL Visualize a mesa clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Mesa” ou através do atalho do teclado “Alt+1”. Despeje 40 mL de Sulfato de Zinco no béquer 1 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a solução e selecione a opção “Colocar no béquer 1”. Ao chegar no nível de solução desejado selecione a opção “Parar”. 17 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Despeje 40 mL de Sulfato de Cobre no béquer 2 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a solução e selecione a opção “Colocar no béquer 2”. Ao chegar no nível de solução desejado selecione a opção “Parar”. Lixe o eletrodo de zinco clicando com o botão esquerdo do mouse na placa de zinco e selecione a opção “Lixar eletrodo”. 18 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Lixe o eletrodo de cobre clicando com o botão esquerdo do mouse na placa de cobre e selecione a opção “Lixar eletrodo”. Ponha a placa de zinco dentro do béquer 1 clicando com o botão esquerdo do mouse na placa de zinco e selecione a opção “Colocar no béquer 1”. 19 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Ponha a placa de cobre dentro do béquer 2 clicando com o botão esquerdo do mouse na placa de cobre e selecione a opção “Colocar no béquer 2. Faça a ponte com o papel filtro clicando com o botão esquerdo do mouse no papel filtro e selecione a opção “Enrolar”. 20 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Coloque a ponte sobre a placa de Petri clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela e selecione a opção “Colocar na Placa de Petri”. Visualize as soluções clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Soluções” ou através do atalho do teclado “Alt+7”. 21 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Coloque a solução saturada de cloreto de sódio clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela e selecione a opção “Colocar na mesa”. Visualize a mesa clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Mesa” ou através do atalho do teclado “Alt+1”. 22 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Transfira um pouco da solução saturada de cloreto de sódio clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a solução e selecione a opção “Colocar na Ponte Salina”. Coloque a ponte salina nos béqueres clicando com o botão esquerdo do mouse na ponte salina e selecione a opção “Colocar nos Béqueres”. 23 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Coloque a ponta positiva do multímetro no béquer 2 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o multímetro e selecione a opção “Ponta positiva no béquer 2”. Coloque a ponta negativa do multímetro no béquer 1 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o multímetro e selecione a opção “Ponta negativa no béquer 1”. 24 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Visualize o multímetro clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Multímetro” ou através do atalho do teclado “Alt+5”. Arraste a chave selecionadora clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela e gire o botão do multímetro para a esquerda, na posição de 20 V (corrente contínua). Meça a tensão e anote a D.D.P encontrada, clicando sobre a opção apresentada no multímetro. 25 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Visualize a mesa clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Mesa” ou através do atalho do teclado “Alt+1”. Visualize a pilha clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Pilha” ou através do atalho do teclado “Alt+4”. 26 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Aguarde por 24h ou avance clicando com o botão esquerdo do mouse na opção “Avançar 24h”. Visualize a mesa clicando com o botão esquerdo do mouse na câmeracom o nome “Mesa” ou através do atalho do teclado “Alt+1”. 27 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Remova as ponteiras dos béqueres clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o multímetro e selecione a opção “Remover pontas”. Coloque a ponte salina sobre a mesa clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a ponte e selecione a opção “Colocar na mesa”. 28 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Troque a ponte salina clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela e selecione a opção “Substituir”. Coloque os eletrodos de cobre e zinco sobre a mesa clicando com o botão esquerdo do mouse sobre eles e selecione a opção “Colocar na mesa”. Note o efeito das placas após a utilização na pilha. 29 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Descarte as soluções dos béqueres clicando com o botão esquerdo do mouse sobre eles e selecione a opção “Remover conteúdo”. Coloque o sulfato de Zinco na prateleira clicando com o botão direito do mouse sobre a solução e selecione a opção “Colocar na prateleira”. 30 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Substitua os eletrodos de cobre e zinco clicando com o botão direto do mouse sobre eles e selecione a opção “Substituir eletrodo”. 31 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL 4. ANALISANDO A PILHA DE DANIELL COM FERRO Visualize as soluções clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Soluções” ou através do atalho do teclado “Alt+7”. Coloque o sulfato de ferro sobre a mesa clicando com o botão direito do mouse sobre a solução e selecione a opção “Colocar na mesa”. 32 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Visualize a mesa clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Mesa” ou através do atalho do teclado “Alt+1”. Despeje 40 mL de sulfato de ferro no béquer 1 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a solução e selecione a opção “Colocar no béquer 1”. Ao chegar no nível de solução desejado selecione a opção “Parar”. 33 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Despeje 40 mL de Sulfato de cobre no béquer 2 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a solução e selecione a opção “Colocar no béquer 2”. Ao chegar no nível de solução desejado selecione a opção “Parar”. Lixe o eletrodo de ferro clicando com o botão esquerdo do mouse na placa de ferro e selecione a opção “Lixar eletrodo”. Faça o mesmo com a placa de cobre. 34 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Coloca a placa de ferro no béquer 1 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela e selecione a opção “Colocar no béquer 1”. Coloca a placa de cobre no béquer 2 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela e selecione a opção “Colocar no béquer 2”. 35 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Faça a ponte com o papel filtro clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o papel filtro e selecione a opção “Enrolar”. Coloque a ponte na placa de Petri clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela e selecione a opção “Colocar na placa de Petri”. 36 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Coloque a solução saturada de cloreto de sódio na ponte salina clicando com o botão esquerdo do mouse na solução e selecione a opção “Colocar na ponte salina”. Coloque a ponte salina nos béqueres clicando com o botão direito do mouse sobre ela e selecione a opção “Colocar nos béqueres”. 37 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Coloque a ponta positiva do multímetro no béquer 2 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ele e selecione a opção “Ponta positiva no béquer 2”. Coloque a ponta negativa do multímetro no béquer 1 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ele e selecione a opção “Ponta negativa no béquer 1”. 38 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Visualize o multímetro clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Multímetro” ou através do atalho do teclado “Alt+5” e registre a D.D.P encontrada nesse arranjo de pilha. Visualize a pilha clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Pilha” ou através do atalho do teclado “Alt+4”. 39 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Identifique as semi reações que estão ocorrendo passando o cursor do mouse sobre os béqueres. Aguarde por 24h ou avance clicando com o botão esquerdo do mouse na opção “Avançar 24h”. 40 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL 5. FINALIZANDO O EXPERIMENTO Visualize a mesa clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Mesa” ou através do atalho do teclado “Alt+1”. Remova as ponteiras do multímetro clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ele e selecione a opção “Remover pontas”. 41 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Coloque a ponte salina sobre a mesa clicando com o botão direito do mouse sobre a ponte e selecione a opção “Colocar na mesa”. Coloque as placas sobre a mesa clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas e selecione a opção “Colocar na mesa”. 42 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL Descarte as soluções clicando com o botão esquerdo do mouse sobre os béqueres e selecione a opção “Remover conteúdo”. Guarde todos osmateriais nos seus devidos lugares e as soluções na prateleira. 43 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL PILHA DE DANIELL 6. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, localizada nas páginas 08 e 09 deste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. Pré Teste 1) A eletroquímica é o ramo da química que estuda a reação de: A) Decomposição; B) Oxirredução; C) Síntese. 2) Nas pilhas eletroquímicas obtém-se corrente elétrica devido à reação de oxirredução. A cerca disso, pode-se afirmar que: A) No ânodo, ocorre sempre a oxidação e redução simultaneamente; B) No cátodo, ocorre sempre a semirreação de oxidação; C) No cátodo, ocorre sempre a semirreação de redução. 3) Marque a alternativa que relaciona corretamente os elementos indicados na pilha de Daniell. A) 1- Ponte salina; 2 - Íons; 3 - Elétrons; 4 - Ânodo; 5 - Cátodo; B) 1- Fio condutor; 2 - Elétrons; 3 - Íons; 4 - Catodo; 5 - Ânodo; C) 1- Ponte salina; 2 - Elétrons; 3 - Íons; 4 - Ânodo; 5 - Cátodo. 4) Dentre os compostos presentes nas placas que constituem a pilha de Daniell, qual possui o maior potencial de redução? A) Cu (cobre); B) Zn (zinco); C) Os elementos que constituem as duas placas possuem o mesmo potencial de redução. 5) Identifique abaixo os equipamentos de proteção individual utilizados neste experimento. A) Jaleco e luvas; B) Jaleco, máscara, óculos; C) Jaleco, luvas, capacete. Experimento * Este laboratório também está disponível para dispositivos Android. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Pós Teste 1) Qual placa representa o ânodo do sistema? Por quê? A) A placa de cobre, pois sofre redução ao ganhar elétrons provenientes da placa de zinco; B) A placa de zinco, pois passa pelo processo de oxidação doando seus elétrons através de um fio condutor para a placa de cobre; C) A placa de cobre, pois a mesma sofre oxidação doando seus elétrons através de um fio condutor para a placa de zinco. 2) Por que o fluxo dos elétrons na pilha de Daniell se dá do ânodo para o cátodo? A) Porque o Zinco possui maior potencial de redução, tendo a tendência de roubar elétrons. Assim, os elétrons saem do cobre em direção a placa de zinco, a fim de reduzir o Zn2+ presente na solução; B) Porque o cobre possui maior potencial de redução, tendo a tendência de roubar elétrons. Assim, os elétrons saem do zinco em direção a placa de cobre, a fim de reduzir o Cu2+ presente na solução; C) Na pilha de Daniell, a reação sempre irá ocorrer, independente do sentido do fluxo dos elétrons. 3) Durante o experimento nota-se o aumento da massa da placa de cobre. Qual das alternativas explica corretamente este fenômeno? A) O aumento da massa de cobre ocorre devido ao acúmulo de sujeira presente na placa; B) Os íons Cu2+, presentes na solução aquosa da semicela de cobre, transformam-se em Cu0 e depositam-se na placa; C) Os íons SO42- presente na solução aquosa da semicela de cobre transforma-se em SO42- e depositam-se na placa. 4) No experimento realizado, qual placa possui menor potencial de oxidação? A) A placa de zinco, pois ela se reduz na pilha de Daniell, passando de Zn2+ para Zn0; B) A placa de cobre, que se reduz na pilha de Daniell; C) A placa de zinco, pois ela oxida na pilha de Daniell, passando de Zn2+ para Zn0. 5) Se a ponte salina fosse retirada do sistema, ainda ocorreria a reação química responsável pela geração de corrente na pilha de Daniell? A) Sim, pois ainda haveria a passagem das cargas entre as soluções e os eletrólitos; B) Sim, pois ainda assim a solução estaria em equilíbrio; C) Sim, porém o fluxo de elétrons iria se esgotar devido a saturação das soluções.
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