várias experiências, um só lugar
Pilha de moedas
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Introdução
A pilha eletroquímica é um sistema constituído por anodo (eletrodo de
oxidação), catodo (eletrodo de redução), eletrólito (condutor iônico)
e condutor metálico (condutor de corrente elétrica). É caracterizada
por uma diferença de potencial entre seus eletrodos que resulta na
transformação de energia química em energia elétrica. O material
do anodo é oxidado, produzindo cátions e elétrons. Os cátions
dissolvem-se na solução, enquanto os elétrons fluem pelo condutor
elétrico. Quando os elétrons chegam ao catodo, atraem cátions da
solução eletrolítica que se reduzem e se depositam sobre a superfície
desse eletrodo. Para permitir o funcionamento da pilha, é necessário
introduzir uma ponte salina a fim de repor os íons nos eletrólitos. 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.
Existe um tipo de pilha na qual os eletrodos são feitos do mesmo
metal. A diferença de potencial, neste caso, ocorre quando o catodo
e o anodo estão em contato com soluções de seus íons que possuem
diferentes concentrações. Esta é chamada pilha de concentração
iônica. De acordo com o equilíbrio:
Mn+(aq) + n e– <------>
M(s)
pode-se verificar que, em cada eletrodo, diminuindo a concentração de
íons, há deslocamento do equilíbrio no sentido inverso, aumentando a
tendência de perda de elétrons por parte do metal. Assim, o eletrodo
imerso na solução mais diluída será o anodo e o eletrodo imerso na
solução mais concentrada será o catodo. Os elétrons escoarão, pelo
condutor, do anodo para o catodo.
Materiais Necessários
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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;
Solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L;
Cadastrada por
Fernando Jardim
Material - onde encontrar
em laboratórios e lojas
especializadas
Material - quanto custa
acima de 25 reais
Tempo de apresentação
até 10 minutos
Dificuldade
fácil
Segurança
seguro
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Passo 1
Adicione três gotas da solução de sulfato de cobre 1,0 mol/L no centro de um recipiente, e, no centro do
outro, três gotas da solução de sulfato de cobre 0,1 mol/L.
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Passo 2
Coloque um recipiente raso junto ao outro e coloque uma tira de papel-filtro de modo que cada ponta do
papel fique em contato com uma solução, como uma ponte.
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Passo 3
Coloque uma moeda em cada centro dos recipientes e adicione gotas da solução de cloreto de potássio
no papel-filtro até que fique totalmente umedecido.
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Passo 4
Meça a diferença de potencial utilizando o multímetro, colocando cada pólo do aparelho em contato com
uma moeda.
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Passo 5
Adicione três gotas da solução de hidróxido de sódio no centro 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.
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Passo 6
O que acontece
O experimento consiste em montar uma pilha de concentração iônica. As moedas, em contato com
soluções de diferentes concentrações, tornam-se eletrodos com potenciais eletroquímicos diferentes. O
eletrodo mergulhado na solução mais concentrada possui maior potencial de redução, pois esta solução
apresentar um excesso de íons em relação à outra, sendo ele o catodo. O eletrodo mergulhado na solução
menos concentrada possui menor potencial de redução, porque o equilíbrio é deslocado no sentido de
formar mais cátions, ou seja, oxidação. Então, ele será o anodo. A ponte de cloreto de potássio repõe os
íons nas soluções eletrolíticas e o multímetro fecha o circuito permitindo a condução elétrica.
A adição da solução de hidróxido de sódio na região do anodo provoca um deslocamento mais brusco do
equilíbrio de oxirredução, no sentido da oxidação. Isso ocorre porque os íons hidroxila reagem com os
cátions de cobre formando um composto insolúvel, hidróxido de cobre, Cu(OH)2. Assim, a diferença de
potencial entre os eletrodos aumenta consideravelmente.
Ademais, observa-se que à medida que a reação se processa, a diferença de potencial e a corrente
elétrica diminuem porque a diferença entre as concentrações dos eletrólitos também diminui. A pilha
funciona até que essas concentrações se igualem.
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Passo 7
Veja Também
Vicente Gentil, Corrosão, LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A.
http://cienciaemcasa.cienciaviva.pt/pilha_concentracao.html
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