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apl construçao de uma pilha

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by

Beatriz Santos

on 25 May 2015

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Transcript of apl construçao de uma pilha

Reação na pilha
Cuidados de Segurança
Deve-se ter o cuidado de se ler os protocolos de modo a fazer uma preparação correta;
Antes de se começar a actividade, deve ler-se atentamente os rótulos, tendo um conta os riscos da sua utilização, tomando os cuidados necessários;
Ter cuidado no manuseamento de fios eléctricos, evitando, sobretudo, o manuseamento de aparelhos eléctricos com as mãos húmidas;
Sendo o laboratório é um local de trabalho com risco potencial, deve manter-se a bancada limpa e devidamente arrumada;
Sempre que se necessitar, deve-se utilizar a hotte;
Usar bata, luvas de borracha ou latex e apanhar o cabelo, no caso das raparigas;
Evitar o contacto de substâncias com a pele;
Não deixar frascos abertos;
Efectuar a actividade sempre de pé.
Diferença de potencial da pilha em condições padrão
Potenciais normais de redução
Procedimento e Materiais:
A f.e.m. da pilha em condições não padrão é:
Cálculo das massas dos reagentes
Cálculos
Previsão do valor
Curva de tendência da f.e.m. da pilha em função do Q
Resultados
APL 1- Construção de uma pilha com diferença de potencial determinada
Disciplina: Química
Professor: Antero Mendes
Data: 12 de Dezembro de 2014

Elaborado por :
Beatriz Santos nº. 5
Catarina Guerra nº. 7
Luis Carreira nº. 14
Mariana Jordão nº. 17
12ºB

Crítica dos erros e a sua importância relativa
Analisando a força eletromotriz calculada pela equação de Nernst com os resultados obtidos, reparámos que há uma grande discrepância entre o valor esperado e o valor obtido. Esta diferença revela-nos a ocorrência de vários erros que podem ter afetado a força eletromotriz da pilha:
Erros no manusear do material;
 Má calibração dos instrumentos de medição;
 Sensibilidade do multímetro e/ou da balança;
 Erros de medição direta ou indireta;
 Instabilidade na determinação da diferença de potencial devido a variações de pressão, movimentos bruscos ou avarias no multímetro;
 Ligação das duas pilhas em série;
 Mau contacto entre os elétrodos e o eletrólito;
 Dissipação de energia para os fios condutores/crocodilos que estabelecem as ligações, alternando os valores da força eletromotriz;
 Presença de impurezas no material;
 Falta de rigor nas concentrações das soluções preparadas;
 Existência de uma temperatura ambiente menor que 25º C, temperatura para a qual foi calculada a diferença de potencial;
 Problemas associados à ponte salina (excesso de algodão no tubo, bolhas de ar ou contacto da saída do tubo com fundo do gobelé).
Por outro lado, no decorrer da experiência, tivemos alguns percalços, porque em primeira instância, usámos concentrações muito elevadas dos eletrólitos. Um deles, o sulfato de cobre, ficou saturado, pois não tivemos em conta a solubilidade do mesmo. Como tal, reduzimos para metade ambas as concentrações, para que a reação oxidação-redução ocorresse.
Para construir uma pilha com diferença de potencial determinada, escolhemos os elétrodos de cobre e de alumínio. A escolha do alumínio deveu-se ao facto de ser um dos metais disponíveis com os quais obtínhamos maior diferença de potencial. Por outro lado, escolhemos o cobre, porque visávamos usar o sulfato de cobre, solução de cor azul, que permitiria a demonstração da transferência de eletrões, permitindo assim a perda da cor azul da solução e formação de tonalidades azuis-esverdeadas na ponte salina. Para poder efetuar esta pilha, já tendo escolhido o sulfato de cobre, escolhemos o nitrato de alumínio, composto iónico muito solúvel, tal como o sulfato de cobre.
Usámos estes dois metais diferentes de modo a estabelecer um fluxo orientado de cargas, ou seja, eletricidade, com base numa reação de oxidação-redução, que usa energia química. Nesta reação, promoveu-se a formação de cobre sólido no respetivo elétrodo, a partir de iões Cu2+, e a perda de massa do elétrodo de alumínio, formando iões Al3+.
Efetuámos a reação em série, porque deste modo, os eletrões pertencentes à placa de alumínio podem percorrer um percurso maior, até ao elétrodo de cobre da outra pilha, fornecendo uma maior força eletromotriz, aumentando a voltagem num menor intervalo de tempo. Isto é, há um maior fluxo de cargas (eletrões e iões) na reação oxidação-redução apresentada, e por sua vez, uma maior conversão de energia química em elétrica.
Após montagem em série, a força eletromotriz máxima obtida foi de 1,542 V. Em série, o valor teórico previsto seria de 4,000 V. Após calcular o rendimento da reação, obteve-se:

O procedimento e/ou a montagem feita podem não ter sido ideais, conduzindo a dissipações de energia que afetam o rendimento da reação, tornando-o baixo.
A equação de Nernst não considera a temperatura no valor da força eletromotriz obtida. Por isso é que houve uma grande diferença ao comparar os cálculos da equação com os resultados obtidos.
A relação entre a ddp e a Q aproxima-se da proporcionalidade inversa, isto é, à medida que o Q aumenta a ddp diminui. É-nos possível verificar que a diferença de potencial vai aumentando com o passar do tempo, atingindo um valor máximo, e a partir daí vai diminuindo. Esse aumento e decréscimo da força eletromotriz da pilha não se faz de forma linear, pelo que, é possível ver que existem alguns picos em que, por exemplo no decréscimo, a diferença de potencial de uma medição seja maior do que na medição anterior.
Com este trabalho, pudemos concluir que a elaboração e a concretização de um projeto não é assim tão linear, sendo necessário perceber o que estamos a fazer e ter a capacidade de contornar imprevistos, elaborar hipóteses, testá-las e acima de tudo nunca desistir.
Apesar de tudo, a elaboração e execução da pilha foram bastante produtivas, tendo em conta as limitações em termos de material a que estávamos sujeitos. Podemos afirmar efetivamente que a elaboração de uma atividade experimental projetada por nós foi bastante benéfica, tendo aprendendo algo e correspondendo minimamente aos objetivos propostos, isto é, à construção de uma pilha com uma diferença de potencial determinada com base numa reação redox.
Para além disso, concluímos que as reações redox têm uma utilidade fulcral no nosso quotidiano, pois são usadas nos mais diversos objetos dos quais nos servimos, sem os quais a maior parte do nosso estilo de vida seria impossibilitado.
Discussão/ Conclusão
(Continuação)
Webgrafia
Bibliografia
Costa,A.,Ferreira A.&Costa,A.(2011).Química 12ºano vol1.(3ªEd).Lisboa: Plátano Editora
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_construcao_pilha_com_tensao_especifica_d.htm acedido em 22/11/14
http://cienciamax.no.sapo.pt/Quimica12U1APL.htm acedido em 22/11/14
http://cienciamax.no.sapo.pt/Quimica12U1APL.htm acedido em 22/11/14

Objetivos da experiência:
Construir uma pilha com diferença de potencial determinada, em condições não padrão;
Prever a diferença de potencial de uma pilha electroquímica conhecendo os eléctrodos;
Identificar os constituintes de uma pilha electroquímica;
Entender a eletroquímica como resultado da tendência das substâncias em receber ou doar eletrões, formando iões e culminando na criação de corrente e outros fenómenos elétricos.
Seleccionar o par oxidação-redução a utilizar, com base na diferença de potencial pretendida, a partir da tabela de potenciais-padrão de redução;
Identificar a relação entre a diferença de potencial e o quociente da reação;
Contornar imprevistos e proceder a alterações nos procedimentos, materiais ou variáveis, sempre que necessário;
Compreender a utilização das pilhas no quotidiano.
Utilização de pilhas no quotidiano:
Calculadoras
Relógios
Alarmes
Brinquedos
Rádios
Controlos remotos
Telemóveis/telefones
Computadores
Campainhas
Máquinas fotográficas
...

Conceitos:
Uma reação de oxidação-redução consiste numa reação em que há oxidação (cedência de eletrões, por parte do agente redutor) simultaneamente com uma redução (receção de eletrões, por parte do agente oxidante). Ex:
Uma pilha eletroquímica, segundo Costa et al (2011), é um dispositivo em que se produz um fluxo orientado de cargas, isto é, corrente elétrica, com base numa reação de oxidação-redução espontânea convertendo energia química em energia elétrica. Ex:
Nesta reação, o alumínio (agente redutor) é oxidado e o ião Cu2+ (agente oxidante) é reduzido. Os pares redox conjugados são (Al/Al3+) e (Cu/Cu2+).
(continuação)
O ânodo é o polo negativo da célula, que contém o elétrodo com menor potencial de redução. É onde ocorre a oxidação.
O cátodo é o polo positivo da célula, que contém o elétrodo com maior potencial de redução. É onde ocorre a redução.
Segundo Costa et al (2011), a ponte salina é uma solução iónica que permite o movimento interno de iões entre as duas semicélulas, garantindo o equilíbrio de cargas no sistema e o fecho do circuito, devendo ter iões que não reajam com os elétrodos nem com os iões da solução eletroquímica. Assim, os catiões deslocam-se do ânodo para o cátodo e os aniões do cátodo para o ânodo.
elétrodo
elétrodo
eletrólitos
Fio condutor - transporta eletrões do ânodo para o cátodo
O potencial normal de redução mede a tendência para que a reação da semicélula ocorra como oxidação ou redução.
Balão volumétrico
Funil
Bata
Esguicho de água destilada
Gobelé
Vareta
Luvas
Esfregão
Placa de alumínio
Placa de cobre
Solução de nitrato de alumínio nona-hidratado a 0.25 mol/dm3
Solução de sulfato de cobre anidro a 0.5 mol/ dm3
Solução de NaCl saturada
Ponte salina de NaCl saturado
Fios condutores
Crocodilos
Algodão
Pinça
Vidro de relógio
Multímetro
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