2 Determinação Eletroquímica da Constante de Avogadro

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
CURSO DE QUÍMICA
DISCIPLINA
CQ050
FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL I
		
EXPERIMENTO II:
“DETERMINAÇÃO ELETROQUÍMICA DA CONSTANTE DE AVOGADRO”
Data da realização do experimento: 17/03
Professora responsável: Profª. Drª. Regina Maria Queiroz de Mello
Alunos (bancada 1):Jonathan José Pereira Xavier
 Lidiane de Amorin Lisbôa
 Maria Virginia Giraldello
 Monique Adriani Garcia da Silva
CURITIBA
1º/2016
Objetivos
Determinar a constante de Avogadro pela eletrólise de uma solução aquosa de NaOH.
Procedimento experimental
Foi montado o aparato de forma em que as buretas fossem completamente preenchidas de NaOH para não formar bolhas de ar. A fonte foi ligada a e a uma corrente de aproximadamente 45 mA praticamente constante, foi feita uma regulagem do aparelho então foi gerado 2,5 ml de gás antes de começar a contagem, após o inicio foi feita a leitura da pressão atmosférica a 692,4 mmHg e temperatura a 25°C . A leitura do volume do hidrogênio produzido foi feita a cada 3 minutos em um período de 30 minutos.
Resultados e discussão
A constante de Avogadro foi calculada através da eletrólise de uma solução de hidróxido de sódio e as equações químicas, balanceadas, envolvidas no experimento estão listadas abaixo:
1) Semi-reação de redução: 
2) Semi-reação de oxidação: 
3) Reação global: 
	Avaliando o potencial de oxidação das semi-reações envolvidas (dados da Tabela 1. Potenciais de oxidação das semi-reações) pode-se afirmar que a formação de O2 correrá no anodo e a formação do H2 no catodo.
Tabela 1. Potencial de oxidação das semi-reações
	Semi-reação
	
	
	-0,83
	
	+0,40
O volume de hidrogênio produzido e a corrente foram anotados a cada 180s e estão contidos na tabela abaixo.
Tabela 2. Dados obtidos a 298,15K e 0,9111atm.
	t/s
	Volume/mL
	Corrente/mA
	0
	2,5
	45
	180*
	3,5
	43
	360
	4,5
	45
	540
	5,5
	45
	720
	6,4
	45
	900
	7,4
	45
	1080
	8,2
	45
	1260
	9,2
	45
	1440
	10,2
	45
	1620
	11,0
	45
	1800
	12,0
	45
	1980
	12,9
	45
*A corrente em questão destoa grandemente dos demais valores lidos, portanto, o ponto em questão não será utilizado nos cálculos.
	Assim sendo, temos que o volume total obtido de hidrogênio é 12,9mL (ou 12,9x10-3L), a média da corrente lida é 45mA (ou 0,045A) e o tempo total de leitura foi 1980s.
	O valor da constante de Avogadro, por sua vez é calculada através da equação 1:
	Onde:
NA – constante de Avogadro;
R – constante dos gases ideais (8,205 74x10-2 L atm K-1 mol-1[1] );
i – corrente aplicada;
T – temperatura da solução;
Δt – tempo;
p – pressão ambiente;
V – volume total de H2 produzido;
e – carga de um elétron (1,602 176x10-19C, sendo 1C igual a 1A s temos: 1,602 176x10-19A s).[1]
Substituindo na equação os valores correspondentes, temos
NA = 5,8x1023mol-1
Quando o valor encontrado é comparado com o valor real (6,022x1023)[2], notamos que o erro relativo (Er) é pequeno, estando abaixo de 10%:
Um erro de 12% é encontrado quando o valor é comparado com o que é encontrado na literatura para o mesmo experimento (6,6x1023 mol-1)[3], porém, quando comparado o valor da literatura com o aceito para a constante de Avogadro, percebe-se que o erro deste (9,5%) é maior que o apresentado no presente relatório, isso implica que o experimento foi realizado com grande sucesso, inclusive, foram obtidos melhores resultados que os expressos no artigo “Constante de Avogadro – é simples determiná-la em sala de aula”.
	A constante também foi encontrada através do coeficiente angular da reta VxΔt (anexo 1), através da equação 1, chegou-se na equação 2:
Sendo V e Δt as variáveis, pode-se considerar que:
Através do software Microsoft Excel o coeficiente angular foi encontrado, chegando-se ao seguinte valor: 5,22x10-6L s-1 (R2 = 0,999). Isolando NA da equação acima descrita chega-se a
Após a substituição de cada um dos dados obteve-se 7,23x1023mol-1 para o valor de NA. Apresentando um Er de 20% quando comparado com o valor atualmente aceito para o mesmo.
Conclusão
Neste experimento determinou-se, experimentalmente o valor da constante de Avogadro (NA) a partir da reação de eletrólise da água, utilizando uma solução de NaOH(aq) 10g/L . O valor médio determinado para NA foi igual a 5,8X1023 mol-1, sendo um resultado razoável ao valor já conhecido. Também foi possível visualizar a proporção de gás em cada bureta (volume do hidrogênio era o dobro do oxigênio) sabe-se que resultados aferidos de uma eletrólise são de alta precisão.
Referencias bibliográficas
[1] P. Atkins, J. de Paula, Atkins Físico-Química, editora LTC, 8ª edição, Rio de Janeiro, volume 1, contra-capa.
[2] KOTZ, John C.; TREICHEL JUNIOR, Paul M. Química Geral e Reações Químicas. vol. 1, 5ª. ed., Editora Pioneira Thomson, 2005.
[3] G. S. Mól; G. A. L Ferreira; R. R. da Silva; H. F. Laranja. Constante de Avogadro – é simples determiná-la em sala de aula”. Química Nova na Escola nº3, maio 1996, pg. 33.