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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA CAMPUS JOINVILLE Química Geral Prática 05 - Pilha Eletroquímica 1. Introdução Uma pilha eletroquímica é formada pelos seguintes componentes: ânodo (eletrodo de oxidação, onde íons metálicos positivos entram no eletrólito), eletrólito (condutor de íons, transporta a corrente elétrica do ânodo para o cátodo), cátodo (eletrodo de redução, onde a corrente elétrica sai do eletrólito), e circuito metálico (condutor metálico entre o ânodo e cátodo por onde escoam os elétrons, no sentido ânodo-cátodo). E ainda é necessária uma ponte salina para repor os íons nos eletrólitos. Retirando-se um desses elementos elimina-se a pilha e consequentemente a corrosão. A pilha eletroquímica é caracterizada ainda por uma diferença de potencial entre o ânodo e o cátodo, resultante da transformação de energia química em energia elétrica. O material do ânodo é oxidado, produzindo cátions e elétrons, e perdendo massa. Os cátions dissolvem-se na solução, enquanto os elétrons são conduzidos pelo condutor metálico. Quando os elétrons chegam ao cátodo, atraem cátions da solução eletrolítica que se reduzem e se depositam sobre a superfície desse eletrodo, provocando um amento de massa. A movimentação de íons em solução viabiliza a condução de corrente elétrica no circuito. O processo é contínuo, até que certas condições não sejam mais favoráveis para sua manutenção. Este experimento é baseado em: GENTIL, V. Corrosão. 5.ed. Rio de Janeiro (RJ): LTC, 2007 JARDIM, F. Pilha de Moedas. Ponto Ciência, disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/13536/Pilha%20de%20moedas.pdf? sequence=1,acessado em 11 de Nov de 2013. 2. Objetivo Determinar a diferença de potencial (ddp) gerada por pilhas constituídas por eletrodos do mesmo metal e por diferentes concentrações de íons. 3. Gerenciamento de resíduos e segurança Atenção! Durante a execução desta experiência deve-se tomar cuidado com as mãos e os olhos. Sulfato de cobre é tóxico, pode produzir irritação por contato com mucosas e pele. Ao final da aula lavar as mãos. Materiais metálicos, pilhas e leds: devem ser reservados para reutilização. Não destinar ao “lixo comum”. 4. Metodologia 4.1Materiais e Equipamentos Dois recipientes rasos de plástico; Um papel-filtro; Duas moedas de cobre; Um multímetro; Solução de sulfato de cobre 1,0 mol/L; Solução de sulfato de cobre 0,1 mol/L; Solução de cloreto de potássio 0,1mol/L; Solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L; IFSC Química Geral – Prática 05 – Pilha Eletroquímica 1/2 4.2 Procedimento Experimental 4.2.1 Conhecendo o Multímetro Regule o multímetro em 20V e meça a ddp de uma pilha alcalina. Identifique e anote qual a cor que representa o polo positivo/cátodo e o polo negativo/ânodo. Posicione duas pilhas alcalinas em série e com auxílio de um fio condutor conecte o polo positivo da pilha ao positivo do LED. Em seguida aproxime os polos negativos da pilha e do LED. 4.2.2 Pilha de Concentração Adicione seis gotas da solução de sulfato de cobre 1,0 M no centro de um recipiente, e, no centro do outro seis gotas da solução de sulfato de cobre 0,1 M. Coloque os dois recipientes próximos um do outro, coloque uma tira de papel-filtro unido os dois recipientes, de modo que cada ponta do papel fique em contato com as gotas da solução de cada recipiente, como uma ponte salina. Coloque uma moeda sobre o papel-filtro no centro dos recipientes onde foram colocadas as gotas da solução de sulfato de cobre. Adicione gotas da solução de cloreto de potássio na região intermediária do papel-filtro até que fique totalmente umedecido. Meça a diferença de potencial utilizando o multímetro, colocando cada polo do aparelho em contato com uma moeda. Adicione três gotas da solução de hidróxido de sódio ao papel-filtro no centro de onde foi adicionada a solução menos concentrada de sulfato de cobre. Meça a diferença de potencial entre as moedas e compare com o valor encontrado anteriormente. 5. Resultados e Discussão Apresente os resultados obtidos no experimento, juntamente com as condições de realização do ensaio e as observações pertinentes. Incluam no relatório os seguintes resultados: a) As reações de oxidação e redução que ocorreram durante a execução do procedimento; determine o agente oxidante e o redutor, a ddp teórica. b) Utilize os dados da ddp teóricos das reações ocorridas e compare com os obtidos na aula. Justifique possíveis divergências, e calcule o erro experimental. c) Elabore desenhos que representem as pilhas elaboradas. Identifique os polos, catodo, anodo e sentido da corrente. d) Descreva o tipo pilha formada e discuta os resultados obtidos. IFSC Química Geral – Prática 05 – Pilha Eletroquímica 2/2