APS - Relatório de Aula Prática - Química Geral Ciencias dos Materiais

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ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA - APS
RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA
Disciplina:
Química Geral e Ciência dos Materiais 2021/1
Nomes | Matrícula:
Gustavo Ferraz | 202020770
Juliano Portal Serafim | 2021113934
Leonardo Brollo | 202012468
Lucas Giacomini Brondani | 202110605
1. OBJETIVO GERAL:
Observar as reações de oxirredução por meio de uma pilha de Daniel
com diferentes eletrodos.
1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
• 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. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 MATERIAIS
● Equipamentos de Proteção Individual (EPI’s):
○ Jaleco;
○ Luvas.
● Béquer de capacidade volumétrica de 50 mL;
● Placa de Petri;
● Papel filtro;
● Lixa;
● Placas de cobre, ferro e zinco;
● Solução de Sulfato de cobre II a 0,3 mol.L-1
● Solução de Sulfato de zinco a 0,3 mol.L-1
● Solução de Sulfato de ferro II a 0,3 mol.L-1
● Solução saturada de cloreto de sódio;
● Multímetro.
2.2 MÉTODOS
2.2.1 - Pilha de Daniell com Cobre e Zinco
Individualmente cada aluno equipou-se com os Epi´s necessários para o
experimento, além disso dispomos de todos os itens necessários na bancada.
Iniciando o experimento: Transferimos 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.
Lixamos os eletrodos de zinco e cobre localizados em suas respectivas
placas para evitar qualquer tipo de impureza presentes no eletrodo da pilha.
Adicionamos as placas de zinco e cobre nos béqueres que continham as
soluções de Sulfato de Zinco e Sulfato de Cobre, respectivamente. Preparamos
a ponte salina com a solução NaCl que adicionamos aos béqueres contendo as
placas e as soluções.
A ponte foi essencial para que ocorresse a migração dos Íons entre as
soluções do eletrodo, mantendo assim cátions e ânions em equilíbrio.
Feito isso, fizemos a medição da tensão com um voltímetro, colocando a
“garra” positiva na placa de cobre e a “garra” negativa na placa de zinco. Foi
possível observar uma tensão de ~ +1,12v. Isto ocorre pois temos a interação
entre os eletrodos da pilha e suas soluções, onde o eletrodo negativo (ânodo,
placa de zinco) cede elétrons para para o eletrodo positivo (cátodo, placa de
cobre).
2.2.2 - Pilha de Daniell com Cobre e Ferro
Individualmente cada aluno equipou-se com os Epi´s necessários para o
experimento, além disso dispomos de todos os itens necessários na bancada.
Iniciando o experimento: Transferimos 40 mL de sulfato de Ferro para
béquer 1 e 40 mL de solução de Sulfato de cobre II a 0,3 mol.L-1 para o béquer
2.
Lixamos os eletrodos de ferro e cobre localizados em suas respectivas
placas para evitar qualquer tipo de impureza presentes no eletrodo da pilha.
Adicionamos as placas de ferro e cobre nos béqueres que continham as
soluções de Sulfato de Ferro e Sulfato de Cobre, respectivamente. Preparamos
a ponte salina com a solução NaCl que adicionamos aos béqueres contendo as
placas e as soluções.
A ponte foi essencial para que ocorresse a migração dos Íons entre as
soluções do eletrodo, mantendo assim cátions e ânions em equilíbrio.
Feito isso, fizemos a medição da tensão com um voltímetro, colocando a
“garra” positiva na placa de cobre e a “garra” negativa na placa de ferro. Foi
possível observar uma tensão de ~ +0,72v. Isto ocorre pois temos a interação
entre os eletrodos da pilha e suas soluções, onde o eletrodo negativo (ânodo,
placa de ferro) cede elétrons para para o eletrodo positivo (cátodo, placa de
cobre).
3. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
3.1. Por que é necessário lixar as placas antes de irem para os béqueres?
A fim de se remover impurezas e óxidos das lâminas, que dificultam as
reações.
3.2. Qual o papel da ponte salina e por que é necessário molhar a ponte
salina?
Ponte salina é uma ligação que existe entre o eletrodo positivo e o
eletrodo negativo de uma pilha. Ela pode ser constituída de um tubo de vidro
em formato de U, preenchido com uma solução aquosa concentrada de um sal
bastante solúvel; A ponte salina permite a migração dos íons entre as soluções
dos eletrodos
3.3 Com base nos seus conhecimentos, a pilha funcionaria sem a ponte
salina? Na animação da migração dos íons da ponte salina, há um erro,
você consegue identificar qual é o explicar o porquê?
Não. A ponte salina existe para manter as duas semicolas eletricamente
neutras. Os ânions (íons negativos) migram para o ânodo e os cátions (íons
positivos) migram para o cátodo, assim, a quantidade de cátions e de ânions na
solução de cada eletrodo permanece em equilíbrio, prolongando o
funcionamento da pilha
3.4. Identifique, na pilha, qual o eletrodo que corresponde ao cátodo e
ânodo da pilha.
Pilha de Daniell é formada por um eletrodo positivo (cátodo) constituído
de uma placa de cobre mergulhada em uma solução que contém íons cobre
(Cu2+) e por um eletrodo negativo (ânodo) formado de zinco mergulhado em
uma solução com íon s zinco (Zn2+).
3.5. 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 as respostas, logo após retorne
ao arranjo original.
Com o passar do tempo, o zinco oxida-se, doando elétrons, e sua placa
é corroída, formando mais íons Zn2+ em solução: Zn( s) ↔ Zn2+ (aq) + 2 e-.
Por outro lado, os íons Cu2+ da outra solução recebem os elétrons doados
pelo zinco e são reduzidos, formando cobre metálico que se deposita sobre a
placa: Cu2+(aq) + 2 e- ↔ Cu( s). Visto que os cátions Cu2+ fornecem a cor
azul da solução de sulfato de cobre e a concentração deles vai diminuindo na
solução, a cor azul vai ficando menos intensa, indo para o incolor.
3.6. Utilizando as semirreações de oxidação e redução da pilha de Daniell,
encontre a equação global da pilha e calcule a diferença de potencial de
cada pilha e Zn0(s)/Zn+2(aq) // Cu+2(aq)/Cu0(s) e da pilha de
Fe0(s)/Fe+2(aq) // Cu+2(aq)/Cu0(s):
Pilha - Zn0(s)/Zn+2(aq) // Cu+2(aq)/Cu0(s)
Ânodo/semi-reação de oxidação: Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2 e-
Cátodo/semi-reação de redução: Cu2+ (aq) + 2 e- → Cu (s)
Reação global: Zn (s) + Cu2+ (aq) → Zn2+ (aq) + Cu (s)
ΔE = Emaior - Emenor
ΔE = 0,34 - (-0,76)
ΔE = 0,34 + 0,44
ΔE = 1,11 V.
Pilha - Fe0(s)/Fe+2(aq) // Cu+2(aq)/Cu0(s)
Ânodo/semi-reação de oxidação: Fe (s) → Fe2+ (aq) + 2 e-
Cátodo/semi-reação de redução: Cu2+ (aq) + 2 e- → Cu (s)
Reação global: Fe (s) + Cu2+ (aq) → Fe2+ (aq) + Cu (s)
ΔE = Emaior - Emenor
ΔE = 0,34 - (-0,44)
ΔE = 0,34 + 0,44
ΔE = 0,78 V.
3.7. Qual a tensão gerada em cada pilha observada no voltímetro?
Compare com o resultado teórico encontrado no ítem anterior.
Pilha de Daniell com Cobre e Zinco
medido = ~ +1,12v
calculado = +1,1v
Pilha de Daniell com Cobre e Ferro
medido = ~ +0,72v
calculado = +0,78v
3.8 Qual o efeito notado após 24 horas nas placas - cátodo e ânodo?
Após 24hrs tivemos um aumento de massa na placa de cobre, pois
tivemos uma reação de redução neste eletrodo, já na placa de zinco notamos
uma diminuição de massa, evidenciando uma reação de oxidação. O mesmo
efeito foi observado na outra pilha construída com Cobre e Ferro.
4. CONCLUSÃO
Por fim, o experimento utilizando os dois tipos de solução fez com que
houvesse uma perfeita compreensão sobre a Pilha de Daniell e do seu
mecanismo, o qual gera eletricidade neste tipo de pilha.