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Pilha Galvânica
4
Transcript
Construção da Pilha Galvânica
Trabalho elaborado por:
Beatriz Pinheiro, nº4
Inês Santos, nº8
Israel Paródia,nº10
Objetivos
- Construir uma pilha eletroquímica com uma determinada diferença de potencial elétrico;
- Identificar os componentes de uma pilha eletroquímica e compreender o seu funcionamento;
- Prever a diferença de potencial elétrico de uma pilha eletroquímica em condições-padrão;
- Calcular o erro relativo da diferença de potencial elétrico experimental, através da comparação com a força eletromotriz padrão da pilha;
- Aprofundar os fundamentos químicos sobre a eletricidade.
Questão-Problema
"Como construir uma pilha galvânica com uma determinada diferença de potencial elétrico?"
Introdução
O que é uma pilha?
O que é uma pilha
Tipos de pilhas
Tipos de pilhas
Galvânica
Pilha de Daniell
Semiequação de redução do cobre:
Semiequação de oxidação do zinco:
Equação geral de oxidação redução:
Eletrolítica
Pilha Eletrolítica
Semiequação de oxidação do Ouro:
Semiequação de redução do ião Ouro (III):
Diferença de potencial elétrica
Diferença de potencial elétrico
Fatores influenciadores
- Concentração
- Temperatura
- Pressão
- Natureza do elétrodos
Fatores influenciadores
Potencial padrão de redução
- Valor medido no voltímetro;
- Um dos elétrodos é obrigatoriamente o hidrogénio.
Potencial padrão de redução
Elétrodo de Hidrogénio
- O par H+/H2 tem potencial-padrão de redução zero, nas condições-padrão;
- Serve como termo de comparação para outros potenciais-padrão de redução de metais.
Elétrodo de hidrogénio
Extensão das reações redox
Extensão das reações Redox
Cálculo da força eletromotriz
- É a diferença de potencial elétrico ente os dois elétrodos;
- É medido por um voltímetro.
Cálculo da força eletromotriz
Equação de Nernst
- Para concentrações dos eletrólitos diferentes dos valores-padrão deve usar-se a equação de Nernst, na determinação da f.e.m.
Nota Histórica
Luigi Galvani (1737-1798)
Tales de Mileto
(624 a.C. - 548 a.C.)
Descoberta da eletricidade
Descoberta da bioeletricidade
Nota Histórica
Invenção da 1ª máquina elétrica-1672
Invenção da 1ª pilha elétrica(pilha de Volta) -1799
Otto von Guericke (1602-1686)
Alessandro Volta (1745-1827)
Atividade laboratorial
Cuidados laboratoriais
- Usar bata, luvas de latex ou borracha;
- Não deixar frascos de substâncias abertos;
- Não provar, cheirar ou tocar nos produtos quimicos;
- ...
Cuidados
Material
Soluções aquosas:
- Sulfato de zinco;
- Sulfato de cobre;
- Cloreto de sódio
- 2 gobelés;
- Tubo em "U";
- Placa de zinco;
- Placa de cobre;
- Fios condutores;
- Lixa;
- Voltímetro;
- Algodão;
- Vareta de vidro;
- Termómetro;
- Balança;
- Espátula
Material
Procedimento
Procedimento
- Verteram-se as soluções de CuSO4 (aq) e de ZnSO4 (aq) para os respetivos golebés;
- Colocou-se a solução de NaCl (aq) no tubo em "U";
- Introduziu-se uma extremidade da ponte salina no gobelé que continha CuSO4(aq) e a outra no gobelé que continha ZnSO4(aq);
- Lixou-se cuidadosamente as placas de zinco e cobre, retirando as impurezas inerentes;
- Colocou-se a placa de cobre num golebé que continha a solução de sulfato de cobre e a placa de zinco no gobelé que continha a solução de sulfato de zinco;
- Ligou-se cada um dos fios ao voltímetro;
- Registou-se a temperatura de cada solução e a leitura efetuada no voltímetro;
Ponte salina
Ponte salina
- Cobriu-se as extremidades laterias do tudo em "U" com algodão;
- Pesou-se 3 g de NaCl e de ágar-ágar;
- Diluiu-se os sais em 100 ml de água desionizada;
- Juntou-se 2 gotas de ácido sulfúrico;
- Aqueceu-se a solução durante 5 minutos;
- Transferiu-se a solução para o tubo em "U";
- Aguardou-se a solidificação da solução salina.
Preparação das soluções eletrolíticas
- Calculou-se a massa de soluto das soluções com concentração 1 mol/dm3 e volume de 100 mL;
- Pesou-se a massa calculada na balança digital de precisão;
- Diluiu-se os sais nos respetivos gobelés;
- Transferiu-se as soluções diluídas para os balões volumétricos de 100 mL, realizando-se diversas lavagens;
- Completaram-se as soluções até à marca com água destilada;
Preparação das soluções
Observações
- A solução da ponte salina solidificou, depois de aquecida durante 5 minutos;
- A diferença de potencial elétrico foi diminuindo à medida que o circuito esteve ligado, até ser nula.
Esquema da pilha
Cálculos
Diagrama da pilha
Cálculos
Equação de Nernst
Cálculo das massas
Nitrato de cobre
Valores medidos
Conclusão
Com a realização desta atividade laboratorial, alcançámos os objetivos previstos:
- A pilha eletroquímica funciona através de reações redox;
- Construiu-se uma pilha galvânica com diferença de potencial 0,93V, utilizando os elétrodos de zinco e de cobre;
- Previu-se a diferença de potencial elétrico da nossa pilha (pilha de Daniell), +1,10V;
- Calculou-se o erro relativo da diferença de potencial elétrico experimental, comparando com a f.e.m. padrão (15,18%) ;
- O esgotamento da pilha ocorre com o estado de equilíbrio do sistema.
Causas do erro relativo
- Temperatura diferente de 25º C (20,2º C);
- Limpeza ineficaz das impurezas das placas de cobre e zinco;
- Más condições dos aparelho de medição (balança digital de precisão e voltímetro);
- Erros experimentais de medição, podendo ter alterado a concentração das soluções eletrolíticas.
Causas do erro relativo
Citações
“Se vi mais longe, foi por me ter erguido sobre os ombros de gigantes”
Isaac Newton
"As pessoas sempre têm medo das mudanças, tinham medo da eletricidade quando foi inventada."
Bill Gates
Bibliografia
- https://www.infoescola.com/eletroquimica/potencial-de-reducao/ acedido a 5/11/2018
- http://www.historiadetudo.com/pilha
acedido a 5/11/2018
- https://www.engquimicasantossp.com.br/2015/06/pilha-galvanica-ou-voltaica-celula.html acedido a 25/10/2018
- https://www.infoescola.com/eletroquimica/potencial-de-reducao/ acedido a 25/10/2018
- https://www.google.pt/search?q=pilhas&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwj9gL_vtZPfAhXWTBUIHRbTCqIQ_AUIDigB&biw=1536&bih=754#imgdii=yrXr38LvpaBHJM:&imgrc=aY-r9DxRcwCMKM: acedido a 5/11/2018
- Silva, Cristina Celina. Cunha, Carlos.Vieira,Miguel. Eu e a Química 12ºano.2017.1ªedição.Porto Editora.
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