UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO DE QUMICA

DEPARTAMENTO DE FSICO-QUMICA

LABORATRIO DE FSICO-QUMICA EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO:

CLULA ELETROLTICA

PROFESSORA : CYNTHIA FRAGA SCOFIELD

DATA DE REALIZAO DA PRTICA: 24/10/2014

DATA DE ENTREGA DO RELATRIO: 07/11/2014

COMPONENTES DO GRUPO:

JSSICA FERREIRA COIMBRA,

SABRINA IANES BARRETO,

MARIANA DUARTE CRUZ.

1. Introduo Terica

No ramo da eletroqumica, dois tipos de clulas so estudadas: a clula

eletroltica e a clula galvnica. A clula galvnica um reator eletroqumico que

produz eletricidade, enquanto a clula eletroltica um reator eletroqumico que

consome eletricidade. Ambas as clulas so formadas inserindo-se dois eletrodos

(geralmente metlicos) em uma soluo. Porm, na clula galvnica os eletrodos so

ligados por um condutor metlico, diferente da clula eletroltica que utiliza uma

pilha conectada aos eletrodos para o fornecimento de corrente eltrica.

Faraday, importante cientista ingls, estudou o processo da eletrlise

considerando a relao entre os ons do eletrlito e a eletricidade fornecida por um

gerador, criando-se assim as leis de Faraday.

De acordo com 1 lei de Faraday, a quantidade de produto formado num

eletrodo por eletrlise proporcional quantidade de eletricidade que passa pela

soluo:

m I m = k I t

onde k uma constante de proporcionalidade que depende da natureza do

produto formado.

A 2 lei de Faraday considera parmetros como massa molar, nmero de

Avogadro (NA = 6,02 x 1023), variao do nox e carga do eltron no clculo de

quantificao da massa do produto formado pela eletrlise de acordo com a

seguinte frmula:

m m =

onde M a massa molar, Nav o nmero de Avogadro, z a variao do

nox, I a intensidade da corrente eltrica, t o tempo de eletrlise e q a carga

do eltron.

Nesta prtica, a partir da frmula da 2 lei de Faraday e, conhecendo os

demais parmetros, determinou-se o nmero de Avogadro.

2. Objetivos

Determinar o nmero de Avogadro e discutir as leis de Faraday, utilizando uma

clula eletroltica.

3. Materiais e reagentes

3.1 - Materiais:

- 1 bcher de 250 mL;

- 1 dessecador;

- 6 eletrodos de cobre;

- 1 fonte retificadora de corrente;

- 2 vidros de relgio;

- 1 balana analtica de preciso 0,1 mg;

- 1 cronmetro.

3.2 - Reagentes:

- Sulfato de cobre pentahidratado;

- cido ntrico 1:1 ;

- lcool;

- cido sulfrico concentrado;

- Uria;

- gua destilada.

4. Metodologia

Os eletrodos de cobre (figura1), j limpos, foram pesados e suas massas

anotadas (massa inicial). No bcher de 250 mL, colocou-se a soluo eletroltica

(previamente preparada). Feito isto, os eletrodos foram fixados nos devidos

polos e a fonte (figura 2) foi ligada e ajustada com a corrente necessria para

cada parte do experimento. O cronmetro foi acionado imediatamente aps o

ajuste da corrente.

Figura 1 Eletrodos antes da reao

Figura 2 Soluo eletroltica e ligada fonte

O experimento foi feito em trs etapas, variando as condies segundo a

tabela abaixo (Tabela 1):

Tabela 1: Condies reacionais

Experincia Tempo (min) Corrente (mA)

1 10 100

2 20 100

3 10 200

Aps o tempo necessrio para cada experincia, os eletrodos foram

retirados da soluo, rinsados com gua destilada e em seguida, colocados na

estufa por aproximadamente 10 minutos. Posteriormente , estes eletrodos foram

colocados no dessecador (figura 3) at que sua temperatura se aproximasse da

temperatura ambiente e, por fim, suas massas foram medidas novamente (massa

aps reao).

Figura 3 Eletrodos , aps reao, no dessecador

5. Resultados e discusso

Os resultados do experimento e seus parmetros so apresentados abaixo, na

Tabela 2:

Tabela 2: Massas de cobre depositadas e consumidas obtidas experimentalmente

Experincia Eletrodo

Tempo

(min)

Intensidade da

corrente (mA)

Massa

inicial (g)

Massa aps

consumo (g) m (g)

1 Anodo

10 100 3,8368 3,8184 0,0184

Catodo 3,2607 3,2775 0,0168

2 Anodo

20 100 3,3132 3,2798 0,0334

Catodo 3,5644 3,5982 0,0338

3 Anodo

10 200 2,6990 2,6405 0,0585

Catodo 3,1511 3,1873 0,0362

- Clculo do nmero de Avogadro :

O nmero de Avogrado foi obtido para cada experimento de acordo com a

relao mostrada abaixo, e os resultados esto expostos na Tabela 3:

Nav =

Tabela 3: Clculo do nmero de Avogadro para cada variao de massa

Experincia Eletrodo N de Avogadro (mol-1) Erro (%)

1 Anodo 6,47 1023 7,52 %

Catodo 7,09 1023 17,76 %

2 Anodo 7,13 1023 18,47 %

Catodo 7,05 1023 17,07 %

3 Anodo 4,07 1023 32,36 %

Catodo 6,58 1023 9,31 %

O erro de cada resultado obtido foi calculado a partir da seguinte relao:

Erro (%) = x 100%

Considerando o valor terico como: 6,02 1023 mol-1.

6. Concluses

O principal objetivo do experimento no foi alcanado com muito

sucesso, pois no foi possvel determinar o nmero de Avogadro com a exatido

desejada. Porm cabe ressaltar que todos os valores obtidos possuem a mesma

ordem de grandeza do valor terico.

De uma maneira geral os erros experimentais podem variar desde

impreciso na pesagem e mau funcionamento da estufa erros de manuseio dos

eletrodos, que alteram as massas obtidas. importante ressaltar que ao final da

execuo da 3 experincia, um dos eletrodos (anodo) caiu na soluo e devido a

isso sua massa consumida teve o valor alterado. Podendo assim explicar o alto

erro encontrado (32,36%) na determinao do nmero de Avogadro desta etapa.

Por outro lado, foi possvel comprovar com eficcia a relao fornecida

pela 2 Lei de Faraday, visto que o aumento da corrente e do tempo fez a massa

consumida aumentar.

7. Bibliografia

Livro :

ATKINS, P. W. (Peter William), 1940

Fsico-qumica: volume 2 / Peter Atkins, Julio de Paula; traduo e reviso

tcnica Edilson Clemente da Silva, Mrcio Jos Estillac de Mello Cardoso,

Oswaldo Esteves Barcia. Rio de Janeiro : LTC, 2012. Pg. 327-332.