Determinação da constante de Avogadro por eletrólise
Determinação da constante de Avogadro por eletrólise
Flávia Kenner, Renan Vieira, Rhuan Chimenes, Thaís Isquierdo, Vinícius Nery
Professora: Denise Criado Pereira de Souza, CCNH
Santo André
Resumo
Através da eletrólise e de alguns conceitos como corrente elétrica, carga do
elétron e massa molar, podemos determinar a constante de Avogadro
experimentalmente. Com a utilização de eletrodos de cobre e zinco inseridos em
uma solução de ácido sulfúrico, é possível a aplicação de uma corrente elétrica
controlada durante um tempo pré-determinado. A eletrólise dos metais acarreta
em uma perda de massa dos ânodos, que aliada à determinação da quantidade
de carga que passa no circuito de eletrólise e o conhecimento das características
do metal utilizado, permitiram a obtenção da constante de Avogadro com erro de
0,27% para a eletrólise do zinco e 0,42% para a eletrólise do cobre.
INTRODUÇÃO
OBJETIVO
A determinação da constante de Avogadro
requer a medida de uma quantidade de
substância em níveis microscópicos e
macroscópicos usando a mesma escala de
medida [1]. O físico americano Robert
Millikan realizou um experimento onde foi
possível a obtenção da carga de um
elétron, em 1910. Michael Faraday, já havia
determinado a carga de um mol de elétrons,
que ficou conhecida como constante de
Faraday, em 1834 quando publicou seus
trabalhos em eletrólise. A eletrólise é um
processo eletroquímico, onde ocorrem
reações de oxi-redução em uma solução
condutora de eletricidade quando se
estabelece uma diferença de potencial
elétrico entre os eletrodos mergulhados
nessa solução. Aliando os conceitos e
medições obtidos nesses experimentos, é
possível a determinação da constante de
Avogadro em laboratório, valor que iremos
comparar com o encontrado atualmente na
literatura [2][3].
Determinar
experimentalmente
uma
constante física fundamental conhecida
como constante de Avogadro (simbolizada
por Na ou L).
METODOLOGIA
Com a utilização de uma fonte de corrente
contínua, com corrente elétrica regulável,
foram montados dois experimentos de
eletrólise, sendo um com dois eletrodos de
cobre e o outro com dois eletrodos de zinco,
ambos inseridos em solução de ácido
sulfúrico. (Figura 1)
Os ânodos foram previamente limpos em
solução de ácido nítrico e as suas massas
foram medidas antes e após a realização da
eletrólise.
Através de medições de corrente elétrica e
tempo de eletrólise, foi possível a
determinação da quantidade de carga que
passou pelos circuitos durante o processo.
IX Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC - 12 e 13 de agosto de 2011
Determinação da constante de Avogadro por eletrólise
CONCLUSÕES
FIGURA 1: Foto da eletrólise do zinco
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A média da corrente medida, durante
os 20 minutos de eletrólise, foi de 0,17 A
para a eletrólise do cobre e 0,2905 A para a
eletrólise do zinco.
O ânodo de cobre teve perda de
massa de 0,0669 g e o ânodo de zinco
perdeu uma massa equivalente a 0,1185 g.
Com isso sabe-se que as cargas que
passaram nos circuitos de eletrólise foram
de 204 C com os eletrodos de cobre e
348,6 C com os eletrodos de zinco.
Sabendo a carga de um elétron e o
total de carga durante cada processo de
eletrólise foi possível a determinação do
número de elétrons que passaram em cada
circuito.
Através das equações de semireação dos eletrodos envolvidos, obtivemos
o número de átomos que cada ânodo
perdeu e relacionando esse número de
átomos perdidos com a massa perdida em
cada ânodo, sabemos o número de átomos
por grama para cada metal, no caso o cobre
e o zinco. Com a massa molar de cada
metal, foi possível a obtenção da constante
de Avogadro.
Para a eletrólise do cobre a
constante obtida foi 6,00556725 x 10²³
molିଵ , um erro de 0,42% em relação à
constante encontrada atualmente na
literatura. A eletrólise do zinco permitiu a
obtenção de uma constante igual a
6,02214179 x 10²³, um erro de 0,27%.
Obtivemos um erro menor que 0,5% (0,27%
para o Zinco e 0,42% para o Cobre) na
determinação da constante de Avogadro
experimental, portanto observamos na
prática e com enorme similaridade nos
resultados, a aplicação dos conceitos
formulados por Amadeo Avogadro, Robert
Millikan e Michael Faraday. Conceitos como
corrente elétrica e eletrólise foram aplicados
experimentalmente
e
posteriormente
aplicados na teoria para a realização dos
cálculos, possibilitando uma afirmação
experimental e real de tais conceitos que
muitas vezes são aplicados somente na
teoria. O princípio de oxi-redução aliado aos
cálculos e medições realizadas, permitiu
estimar com boa precisão uma constante
fundamental da física, uma das principais
quando se estuda o comportamento dos
gases.
Referências
[1] Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell,
David B. (2008). "CODATA Recommended
Values of the Fundamental Physical
Constants: 2006". Rev. Mod. Phys. 80: 633–
730
[2] International Union of Pure and Applied
Chemistry Commission on Atomic Weights
and Isotopic Abundances, P.; Peiser, H. S.
(1992), "Atomic Weight: The Name, Its
History, Definition and Units", Pure Appl.
Chem. 64 (10): 1535–43
[3] International Union of Pure and Applied
Chemistry Commission on Quantities and
Units in Clinical Chemistry, H. P.;
International Federation of Clinical
Chemistry Committee on Quantities and
Units (1996), "Glossary of Terms in
Quantities and Units in Clinical Chemistry
(IUPAC-IFCC Recommendations
1996)" , Pure Appl. Chem. 68 (4): 957–1000
IX Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC - 12 e 13 de agosto de 2011