Pilha de moedas

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Introdução

01Intro

Cadastrada por Fernando Jardim

Material - onde encontrarem laboratórios e lojas

especializadas

Material - quanto custaacima de 25 reais

Tempo de apresentaçãoaté 10 minutos

Dificuldadefácil

Segurançaseguro

Materiais Necessários

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.

* 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;

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Passo 1

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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

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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

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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

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Meça a diferença de potencial utilizando o multímetro, colocando cada pólo do aparelho em contato com uma moeda.

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Passo 5

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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

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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

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Vicente Gentil, Corrosão, LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A.

http://cienciaemcasa.cienciaviva.pt/pilha_concentracao.html