ASSOCIAÇÃO PARANAENSE DE CULTURA

CENTRO DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL IRMÃO MÁRIO CRISTÓVÃO

CURSO TÉCNICO EM QUÍMICA

CRISTIANE SILVA SANTOS

TAMIRES DIAS MAYERS

THAIS C. A. DAMASIO

PILHAS DE DANIELL

CURITIBA

2015

CRISTIANE SILVA SANTOS

TAMIRES DIAS MAYERS

THAIS C. A. DAMASIO

PILHAS DE DANIELL

Relatório apresentado ao curso Técnico em Química do Centro de Educação Profissional Irmão Mário Cristóvão sob a orientação do professor Hebert Sato.

CURITIBA

2015

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 3

2 OBJETIVO .............................................................................................................. 4

3 MATERIAIS E REAGENTES .................................................................................. 5

4 MÉTODOS E PROCEDIMENTOS .......................................................................... 6

4.1 PILHA DE DANIELL SEM PONTE SALINA..........................................................6

4.2 PILHA DE DANIELL COM PONTE SALINA. ...................................................... 6

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................ 7

5.1 PILHA DE DANIELL SEM PONTE SALINA..........................................................7

5.2 PILHA DE DANIELL COM PONTE SALINA. ...................................................... 8

6 CONCLUSÃO ....................................................................................................... 10

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 11

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1 INTRODUÇÃO

Comumente ligadas ao nosso cotidiano, as correntes elétricas são

fundamentais para diversas aplicações: lâmpadas, computadores, aparelhos de ar

condicionado, etc. Para a produção de energia elétrica, conhece-se a pelos

geradores elétricos, em que a “fonte” para a obtenção de eletricidade é a energia

mecânica, e a segunda forma é obtida por transformações químicas, através de

pilhas ou baterias (são basicamente um agrupamento de pilhas, ligadas em paralelo

ou em série). As duas últimas citadas produzem energia elétrica através dos

potenciais de óxido-redução envolvidas na reação entre os componentes, gerando

um pólo positivo (cátodo) e outro negativo (ânodo). Os elétrons fluirão para o cátodo,

gerando uma corrente elétrica. Percebe-se que as pilhas possuirão dois eletrodos (o

positivo e o negativo) e um eletrólito (pode ser um sólido, uma solução aquosa ou

pastosa, porém a condição fundamental é que ele deve ser um condutor de íons

para promover a reação dos eletrodos). O ramo que estuda as reações que

produzem corrente elétrica ou são obtidas por uma corrente elétrica é a

eletroquímica (FELTRE, 2004). Em fins de se adquirir conhecimentos mais práticos

nessa área da química, uma das formas de se obter mais facilmente uma pilha é a

Pilha de Daniell, que difere na pilha de Alessandro Volta (inventada em 1800) por

possui dois eletrodos ao invés de um só: essa pilha consiste numa solução aquosa

de sulfato cúprico ( ) com uma lâmina de cobre metálico ( ) em um

recipiente e no outro com sulfato de zinco ( ) , mas junto de uma lâmina de

zinco metálico ( ). Unem-se os dois eletrodos por um fio condutor, e então será

possível o fluxo de elétrons da lâmina de zinco, que é o ânodo (irá oxidar) para a

lâmina de cobre, a qual ocorre um processo de redução. Conforme a reação

acontece, a lâmina de zinco vai se corroendo, aumentando a concentração da

solução a qual o metal está inserido, enquanto que no lado do cobre ocorre

justamente o contrário. Para promover uma duração maior da corrente elétrica

fornecida pela pilha - para manter o equilíbrio de íons na solução-, é recomendado

implementar uma ponte salina entre os dois pólos: ela pode ser constituída por

cloreto de sódio ( ), por exemplo. Como a Pilha de Daniell fornece uma baixa

voltagem (perto de 1,1 ), ela pode ser utilizada para pequenos utensílios, como um

relógio de pulso (BAGGIO, 2000; NISENBAUM, 2013)

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2 OBJETIVO

Este procedimento experimental tem como objetivo verificar as diferenças de

voltagem entre dois sistemas formados segundo a Pilha de Daniell: um com ponte

salina e outro sem o equipamento.

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3 MATERIAIS E REAGENTES

Béquer de 50mL

Béquer de 100mL

Recipiente cerâmico

Tubo em U

Barra de cobre

Barra de Zinco

Fio de Cobre

Multímetro

Condutor elétrico preto e vermelho

Palha de aço

Algodão

Solução sulfato cúprico (CuSO4)

Solução sulfato de Zinco (ZnSO4)

Solução concentrada de nitrato de potássio (KNO3)

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4 MÉTODOS E PROCEDIMENTOS

4.1 PILHA DE DANIELL SEM PONTE SALINA

Pegaram-se dois tubos, sendo um de zinco e outro de cobre. Efetuou-se a

retirada das impurezas das matérias lixando com uma palha de aço. Em seguida

pegou-se um recipiente cerâmico e colocou-se o tubo de cobre em seu interior e o

tubo de zinco em seu exterior, colando o sistema em um béquer. Em seguida

colocou-se a solução de sulfato de zinco ao redor do recipiente de cerâmica,

aproximadamente 30 mL. Colocou-se em seguida a solução de sulfato cúprico no

interior do recipiente cerâmico onde se encontrava o tubo de cobre. Em seguida

mediu-se a corrente elétrica com o multímetro colocando os polos um em cada tubo

de metal em solução.

4.2 PILHA DE DANIELL COM PONTE SALINA

Pegaram-se duas lâminas de metais distintos, sendo uma lâmina de zinco e

outra de cobre. Em seguida pegou-se a solução de sulfato de zinco e colou-se em

um béquer com aproximadamente 20mL e se colocou a lâmina de zinco nesta

solução.Adiante colocou-se aproximadamente 20mL da solução de sulfato cúprico

em outro béquer e se colocou a lâmina de cobre neste. Pegou-se uma mangueira de

polímero de aproximadamente 15 cm para ser feito a ponte salina. Encheu-se a

mangueira com solução de nitrato de potássio concentrada e tampou-se a

extremidades com algodão. Mergulharam-se as extremidades da ponte salina em

cada béquer com solução e seus respectivos metais. Mediu-se com um multímetro a

corrente elétrica formada pela pilha conectando os polos nos eletrodos.

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5 RESULTADOS E DISCUSSÕES

As reações e equações utilizadas na prática experimental foram tomadas as

devidas referências em GENTIL, 1996.

5.1 PILHA DE DANIELL SEM PONTE SALINA

Questões da guia

01. Escrever as semi-equações de redução e oxidação para cada uma das

semipilhas deste experimento e a equação global da reação da pilha.

R:

Como equação geral da pilha, temos:

02. Qual a utilidade do recipiente cerâmico no experimento?

R: Permitir a passagem dos íons entre as soluções, para o equilíbrio.

03. No seu ponto de vista, porque não pode imergir o pino jacaré na solução?

R: Porque a pilha não iria ocorrer, pois os elétrons passariam pela solução e

outros íons iriam capta-los, ou, os pinos iriam corroer e serviriam como pilha.

04. Qual a convecção das cores para indicar o polo positivo e o negativo de uma

pilha?

R: Preto negativo e vermelho positivo.

05. Sabendo-se que os potencias padrão de redução do zinco e do cobre são

respectivamente, -0,76V e +0,34V, calcule o f.e.m. dessa pilha.

R: Usa-se potencial de oxidação do zinco: +0,76V.

f.e.m. = +0,76 +(+0,34)

f.e.m. = +1,10V.

06. Qual é o funcionamento básico de uma pilha?

R: Existem dois metais, um deles sofre oxidação e outra redução, o que sofre

oxidação libera elétrons para o que sofre redução. Essa movimentação de

elétrons é denominada como pilha.

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A pilha feita sem a ponte salina, os íons são equilibrados a partir da placa

porosa, que permite a circulação dos íons através dela. Os íons transferidos para a

meia célula de zinco são os íons e para a meia célula do cobre os íons Zn2+.

Como equação geral da pilha, temos:

Nos resultados obtidos no laboratório, o ddp (1,067V) encontrado foi abaixo

desse valor, porém existem muitos interferentes. A placa porosa poderia estar

contaminada com outros metais, assim reduzindo a troca de íons, como

consequência diminuindo a troca de elétrons e diminuído a corrente continua.

Também a porosidade da placa poderia está muito baixa, impedindo a transferência

dos íons. Os eletrodos poderiam estar impuros, ou até mesmo poderia ter havido

uma contaminação durante a limpeza dos mesmos. Mas o esperado era que essa

pilha tivesse um resultado ainda menor, pois a eficiência da pilha com a placa

porosa na grande maioria é baixa, nesse caso pode-se dizer que a placa utilizada

estava com boa qualidade possibilitando a transferência dos íons. Pode-se dizer que

as soluções estavam com uma concentração abaixo do esperado, mas não

acarretou em perda do potencial químico.

5.2 PILHA DE DANIELL COM PONTE SALINA

Questões da guia:

01. Compare o ddp que você obteve no experimento acima com o valor teórico.

R: Valor teórico: +1,10V

Valor prático: +1,078V

02. Qual a função da ponte salina no experimento?

R: Equilibrar os íons das soluções.

03. Por que deve-se lixar as barras de cobre e zinco?

R: Para retirar as impurezas.

04. De qual eletrodo sai o fluxo de elétrons?

R: Do Zinco pro Cobre.

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05. Dê as semi-reações desta pilha.

R:

06. De a equação global desta pilha.

R:

07. Represente a notação de barras desta pilha.

R: Zn0|Zn2+||Cu2+|Cu0

08. Faça um esquema da montagem deste experimento.

Fonte: quimicasemsegredos.com

Neste procedimento notou-se um potencial maior que na pilha que foi utilizada a

placa porosa. Isso deve pela eficiência da ponte salina em liberar íons para a

solução e elas se equilibrarem. Também pode ser causada pela contaminação

causada pela placa porosa, já que esta foi utilizada várias vezes e não ter efetuado

uma lavagem adequada.

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6 CONCLUSÃO

Para um bom funcionamento da pilha, percebe-se que os eletrodos tendem a

estar bem limpo para um funcionamento ideal, caso contrario haverá impurezas que

atrapalham no funcionamento. Dessa forma admite-se que a pilha com ponto salina

é melhor, pois questão dos poros da placa porosa estarem tampados ou

contaminados deve-se levar em consideração para o bom funcionamento da pilha.

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REFERÊNCIAS

GENTIL, Vicente. Corrosão. 3ª edição. Rio de Janeiro. LTC - Livros Técnicos e

Científicos Editora S.A, 1996. 373 p.

NIZEMBAUM, A. Moisés. Pilhas e Baterias. Disponível em: <web.ccead.puc-

rio.br/.../conteudos/SL_pilhas_e_baterias.pdf>. Acesso em: 02 set.

BAGGIO, R. Sonia et al. Pilhas e Baterias: funcionamento e impacto ambiental.

Química Nova na Escola. São Paulo, n.11, maio. 2000. Disponível em:

<qnesc sbq org br online qnesc v a pdf >. Acesso em: 02 set.

FELTRE, Ricardo. Química: Química Geral. 6ª Edição. São Paulo: Editora Moderna,

2004. 400 p.