Escola Básica e Secundária de São Roque do Pico
Portefólio de Química
2014/2015
AP 1
Construção de uma pilha com
diferença de potencial determinada
Data: novembro/dezembro de 2014
Luísa Neves
n.º12
12ºCT
Química
2014/2015
AP 1
Índice
Introdução…………………………………………………………………….. 3
Material e reagentes………………………………………………………4
Procedimento……………………………………………………………….. 5
Cálculos prévios……………………………………………………………. 6
Registo de resultados……………………………………………………. 10
Erro relativo……………….…….…………………………………………… 11
Conclusão………………………………………………………………………14
Bibliografia…………………………………………………………………….15
Anexos……………………………………………………………………………16
Luísa Neves
n.º12
12ºCT
Química
2014/2015
AP 1
Introdução
Atualmente existem diferentes tipos de pilhas, as alcalinas são as mais comuns, pilhas de lítio, pilhas
secas, entre outras que podem ser vistas aqui.
A presente Atividade de Projeto Laboratorial tem como objetivo a construção de uma pilha com
diferença de potencial determinada (1,5V).
A pilha voltaica foi inventada por Alessandro Volta em 1980 e é por isso que a unidade da grandeza
diferença de potencial é o volt.
Para que uma pilha funcione é necessário que se garanta que as semi-equações de oxidação-redução
ocorrem em separado, para isso são precisas duas semi-células, cada uma com um elétrodo e um
eletrólito. O elétrodo onde ocorre oxidação é o elétrodo negativo ou ânodo, o elétrodo onde ocorre
a redução é o elétrodo positivo ou cátodo. Para se garantir a eletroneutralidade dos eletrólitos,
utiliza-se uma ponte salina que fornece iões positivos ao cátodo e negativos ao ânodo.
Cada elétrodo da pilha possui um potencial padrão, ou seja, uma força eletromotriz calculada para a
concentração de 1M e 25º C.
É importante que as pilhas sejam recicladas pois, caso contrário, provocam poluição porque contém
contaminantes perigosos que se forem libertados para as águas de lixiviação, por exemplo nos
aterros, estando simplesmente abertas deixando, assim, escapar os metais tóxicos, se se misturarem
com a chuva podem provocar contaminação de vegetais, e frutas, por exemplo.
Para a construção da pilha em aula foi escolhido um elétrodo negativo (ânodo) de magnésio e um
elétrodo positivo (cátodo) de cobre e outro de zinco.
Para se calcular a diferença de potencial de uma pilha que não esteja nas condições padrão utiliza-se
a equação de Nernst que tem o seguinte aspeto:
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Material e reagentes
-
Gobelé;
Balão volumétrico;
Placa de aquecimento;
Vareta de vidro;
Espátula;
Balança;
Conta-gotas;
Funil;
Lixa;
Algodão;
Voltímetro;
Fios de ligação;
Crocodilos;
Tubo em U;
Fio de Cobre
Fita de magnésio
Placa de zinco
Água destilada
CuSO4 * 5H2O (Nocivo | R1363)
MgSO4 * 7H2O (R1421)
ZnSO4 * 7H2O (R1382)
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Procedimento
Preparação dos eletrólitos de CuSO4, MgSO4 e de ZnSO4:
- Pesar 12,485 g de CuSO4, 12,324g de MgSO4 e 14,38g de ZnSO4;
- Colocar num gobelé;
- Juntar água destilada;
- Agitar com a vareta de vidro até completa dissolução.
Preparação da ponte salina:
- Colocar, num gobelé, NaCl e adicionar água destilada e agitar, até se obter uma solução
saturada;
- Transferir a solução para o tubo em U;
- Tapar as extremidades do tubo com algodão.
Montagem da pilha:
- Em dois gobelés, ter os eletrólitos;
- Colocar o metal no respetivo eletrólito;
- Ligar os crocodilos na extremidade do metal e ligar o fio ao voltímetro;
- Colocar a ponte salina com cada extremidade em contacto com o eletrólito;
- Observar e registar a diferença de potencial registada no voltímetro.;
- Fazer variar a temperatura dos gobelés e alterar concentrações;
- Registar a diferença de potencia registada no voltímetro.
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Cálculos prévios
Cálculo da massa de MgSO4 (1M):
Cálculo da massa de CuSO4 (1M):
Cálculo da massa de ZnSO4 (1M):
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AP 1
Cálculos prévios
Cálculo da massa de MgSO4 (1/2M):
Cálculo da massa de CuSO4 (2M):
Cálculo da massa de ZnSO4 (1M):
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Cálculos prévios
Semi-equação de oxidação (ânodo):
Mg(s) -> Mg2+ (aq) + 2eSemi-equação de redução (cátodo):
Cu2+ (aq) + 2e- -> Cu(s)
Zn2+ (aq) +2e- -> Zn(s)
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Cálculos prévios
Diferença de potencial da pilha de Mg (1/2M)/Cu(1M):
Diferença de potencial da pilha de Mg (2M)/Cu(1M):
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Registo de resultados
Ânodo
θ(ºC)
Mg(1M) Mg (1M) Mg(1/2M) Mg(2M)
Cátodo
θ(ºC)
Cu(1M)
Cu(1M)
Zn(1M)
Cu(1M)
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9
19
19
29
9
1.80V
1.75V
19
19
19
1.70V
0.75V
1.80V
1.70V
1.70V
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Erro relativo
Pilha de Mg (1M)/Cu (1M) a 9° C:
Pilha de Mg (1M) a 9°C/Cu (1M) a 29°C:
Pilha de Mg (1M) a 9°C/Cu (1M) a 19°C:
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Erro relativo
Pilha de Mg (1M)/Cu (1M) a 19°C:
Pilha de Mg (2M)/Cu (1M) a 19°C:
Pilha de Mg (1/2M)/Cu (1M) a 19°C:
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AP 1
Erro relativo
Pilha de Mg (1M)/Zn (1M) a 19°C:
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Conclusão
Inicialmente utilizámos o cobre como cátodo e obteve-se um erro relativo entre os 30% e os 40%
conforme a variação de temperatura. Por o erro ser sempre idêntico deduz-me que a causa de
erro seja a mesma. Quando se baixou a concentração do magnésio para 1/2M verifica-se que o
erro é maior, pode ser devido a erros na diluição. Pelo contrário, quando se aumentou a
concentração para 2M o erro baixou significativamente.
Depois, utilizámos um cátodo de zinco pois, calculando a diferença potencial padrão, dava 1,60V
que é um valor perto do pretendido ( 1,5V). Como se verifica, no registo de resultados, obteve-se
um valor de energia potencial muito baixo e, por consequência, o erro relativo é de 53,42%, um
valor muito alto.
Este erro deve ser devido à pouca fiabilidade da ponte salina utilizada pois não foi utilizada a
ponte salina com ágar-ágar e pode ter havido contaminação pela solução saturada e os metais
podiam não estar bem lixados.
A variação de temperatura e concentração provoca uma variação de diferença potencial pouco
significativa.
Luísa Neves
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Bibliografia
SIMÕES, Teresa Sobrinho; QUEIRÓS, Maria Alexandra; SIMÕES, Maria Otilde, – Química
em Contexto, Porto Editora, Porto, 2011, 1a edição;
http://www2.iq.usp.br/docente/gcazzell/QFL4020_Aulas/EQ_Nernst_Exp.pdf
http://cienciamax.no.sapo.pt/Quimica12U1APL.htm
Luísa Neves
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Anexos
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