Determinação da Constante de Avogadro
Determinação da Constante de Avogadro
Gouvea, C.V.; Kuvabara, F.F.; Gonçalves, G.G.S.; Damasceno, J.C.; Santos, M.S.;
Costa, M.F.; Silva, N.A.; Sato, R.F.; Tamashiro V.T.; Melo, W.S. e Barreto, W.
Professor: Fernando Carlos Giacomelli (CCNH)
Campus Santo André
Resumo
A seguir é descrito uma maneira alternativa e acessível para a determinação da
constante de Avogadro com a utilização de materiais simples como seringas e fios
de cobre. Para a obtenção dos dados necessários aos cálculos, como o volume,
corrente e o tempo decorrido das reações, foi realizada a eletrólise da água
utilizando o composto NaOH (hidróxido de sódio) como catalisador. Os gases
obtidos foram usados para testar um sistema de propulsão em que o H2 (gás
hidrogênio) é o combustível e o O2 (gás oxigênio) o comburente. Ao serem
misturados, estes geraram uma pequena explosão.
INTRODUÇÃO
A eletrólise é um processo eletroquímico,
caracterizado pela ocorrência de reações
de oxi-redução em um eletróito quando se
estabelece uma diferença de potencial
elétrico entre dois eletrodos mergulhados
nesta solução. A eletrólise da água se dá
quando é efetuada a quebra das ligações
entre os átomos de hidrogênio e oxigênio.
Quando a molécula é decomposta, esses
átomos livres procuram reagir novamente
para formar novas moléculas, assim surge
as moléculas de oxigênio e hidrogênio.
Essa
reação
ocorre
com
alto
desprendimento de energia, podendo ser
convertida em energia elétrica ou térmica
originando explosões que podem ser
utilizadas para funcionamento, por exemplo,
de ônibus espaciais.[1]
ideais e da aplicação do conhecimento
obtido em eletroquímica e hidrostática.
METODOLOGIA
Utilizou-se dois fios de cobre de 2,5 mm de
diâmetro desencapados nas extremidades,
duas seringas de injeção de 5 mL, um
pedaço de isopor para suporte das seringas,
um recipiente plástico e um multímetro para
realizar a montagem mostrada na Figura 1,
a qual foi utilizada para a obtenção dos
gases H2 e O2 a partir da eletrólise da água.
OBJETIVO
O objetivo deste experimento foi a obtenção
experimental do valor da constante de
Avogadro a partir da equação dos gases
Figura 1: Esquema de montagem.[2]
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
Dentro das seringas foram colocados os
fios de cobre desencapados e elas foram
preenchidas com solução de NaOH. Ligouse a fonte e mediu-se o tempo gasto para
produzir 5 mL de H2 e a corrente gerada no
circuito. Calculou-se a pressão dentro da
seringa, sendo Pcoluna de água = dH2Ogh e Patm
= Pcoluna de água + Pgás. O número de mols de
H2 produzido é encontrado pela equação
PgásV = nH2RT. De acordo com a semireação do cátodo [2] são necessários 2 mol
de elétrons para a produção de 1 mol de H2,
sendo assim, a quantidade de elétrons
fornecida ao sistema para a reação ocorrer
foi igual a 2nH2. Calculou-se a quantidade
de carga produzida durante a eletrólise (Q =
i x t) através dos dados de corrente e tempo
monitorados. O número de elétrons cedidos
para o sistema, sendo e- a carga de um
elétron (-1,6 x 10-19C) é igual a Q/e-. A partir
destes dados, calculou-se a constante de
Avogadro (NA). A equação simplificada para
os cálculos é dada como:
NA = R T i t / 2 p V e-
(1)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com base na equação 1 obtida pelos
procedimentos mostrados na metodologia e
pelas condições de temperatura de 296K,
pressão de 96525,12 Pa, volume de 5 x 10-6
m³, constante dos gases de 8,3145JK-1mol-1
e da carga elementar do elétron de 1,6 x 1019
, foram calculados os seguintes resultados
para a constante de Avogadro, dados na
tabela 1.
Tabela 1. Valores experimentais obtidos
para a constante de Avogadro
do experimento, podemos inferir que o
valor encontrado está bem próximo ao
valor conhecido da constante de Avogadro:
6,022137 x 1023 mol-1. É notável que os
valores obtidos no segundo e quinto testes
estão mais distantes do valor real, contudo,
calculando a média e o desvio padrão foi
possível notar que os resultados são
satisfatórios. A discrepância ocorrida entre
os resultados experimentais e o valor real
pode ser justificada pela aproximação
numérica efetuada durante os cálculos e
também pela imprecisão e simplicidade dos
instrumentos utilizados.
CONCLUSÕES
Neste
experimento
determinou-se,
experimentalmente o valor da constante de
Avogadro (NA) a partir da reação de
eletrólise da água, utilizando materiais do
cotidiano. O valor médio determinado para
NA foi igual a 6,0989897 x 1023 mol-1 sendo
razoavelmente comparável para o valor
conhecido. Como já mencionado, os gases
formados são utilizados em sistemas de
propulsão de foguetes, desta forma, para
testar a real composição dos gases
formados na eletrólise, foi planejado a
montagem de um esquema simples de
propulsão que utilizasse-os, entretanto
devido ao pouco tempo de execução do
projeto, ficamos impossibilitados de testálo, contudo a explosão do gás com a ajuda
de uma faísca foi obtida com êxito,
sugerindo que a propulsão é funcional.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/experi
Mentos/eletrol.html;
[2] Química Nova na Escola - A constante
de Avogadro, nº 3, Maio de 1996.
AGRADECIMENTOS
Queremos agradecer ao professor Fernando Carlos Giacomelli e às técnicas do
laboratório L405-3 pelo auxílio.
De acordo com os dados obtidos através
IX Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC - 12 e 13 de agosto de 2011