Determinação da Constante de Faraday por Método Eletroquímico
Por: isabelnrdp • 10/5/2023 • Relatório de pesquisa • 1.696 Palavras (7 Páginas) • 58 Visualizações
[pic 1]IQD 0192 Laboratório de Físico-Química
Relatório
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Título do Experimento: Determinação da constante de Faraday por método eletroquímico
Data de Realização: 03/05/2023
Nome e matrícula: Yann Bancillon - 190096900
Nome e matrícula: Isabel Nunes Rodrigues de Paula - 180113631
Não escrever abaixo dessa linha – Uso exclusivo do professor
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Data de entrega: ___________
Dados Brutos (2,0 pontos): ___________
Cálculos e Resultados (4,0 pontos): ___________
Discussão (3,0 pontos): ____________
Conclusão (1,0 ponto): ____________
Referências: ( ) sim ( ) não
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Nota do Relatório: ___________
Cálculos e Resultados
O objetivo do experimento realizado é determinar a constante de Faraday através da relação entre o gás hidrogênio produzido no eletrodo e a pressão de gás da atmosfera. O hidrogênio foi produzido por método eletroquímico, pela eletrólise da água.
Na primeira parte do experimento preparamos 3 soluções aquosas de 100 mL com de ácido sulfúrico . O ácido sulfúrico possui peso molecular , densidade , pureza , dados disponíveis no frasco no laboratório. O volume de ácido para cada solução foi determinado da seguinte forma:[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]
[pic 7]
[pic 8]
[pic 9]
[pic 10]
Corrigindo a pureza:
[pic 11][pic 12]
Em seguida, determinamos o dead volume (o volume entre a válvula e o início da marcação de volume da bureta) que deve ser contabilizado no volume do gás hidrogênio formado no experimento, transferimos 10 mL de água destilada para a bureta de 25 mL e sua marcação foi de 7,6 mL. Assim:
[pic 13]
O experimento foi feito em triplicata e os dados coletados após oito minutos de reação submetidos a uma corrente de 250 mA estão disponíveis na Tabela 1:
Tabela 1: Dados brutos.
Reprodução | Tempo [min] | Volume de hidrogênio [mL] | Altura [cm] |
1 | 8 | 17,6 | 17,8 |
2 | 8 | 17,6 | 17,6 |
3 | 8 | 17,6 | 17,4 |
Durante a prática foram tomadas medidas de temperatura e pressão, No início e e no final e .[pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]
A formação de hidrogênio a partir da hidrólise da água é descrita da seguinte forma:
[pic 18]
No experimento foram utilizados eletrodos de cobre na solução aquosa de ácido sulfúrico preparada. Sabe-se que a água se decompõe em íons e . Logo, a formação de hidrogênio ocorre no catodo, dentro da bureta, onde o é reduzido de acordo com a reação:[pic 19][pic 20][pic 21]
(1)[pic 22]
No ânodo, onde os eletrodos utilizados não são inertes, podem ocorrer as seguintes reações de oxidação:
[pic 23]
[pic 24]
A semirreação que ocorre no ânodo é a que envolve a oxidação do cobre metálico do eletrodo, seu potencial de redução menor em comparação com a reação de formação de oxigênio.
Para a determinação experimental da constante de Faraday , é necessário saber a quantidade de carga e o número de mols de elétrons , visto que: [pic 25][pic 26][pic 27]
[pic 28]
A carga total é calculada com o valor da corrente elétrica e o tempo de aplicação da corrente, pela fórmula:[pic 29]
[pic 30]
O número de mols de elétrons é obtido através da determinação da quantidade de gás produzido na redução de em . O valor real da pressão do gás dentro da bureta, idealmente considerada igual à pressão atmosférica medida ao final do experimento. Entretanto, devido à presença de pressão gerada pelo vapor de água dentro da bureta, esse valor deve ser acrescido do valor adotado como ideal, através da equação: [pic 31][pic 32][pic 33]
(2)[pic 34]
A se relaciona com a altura da coluna de água suspensa na bureta, e pode ser determinada por:[pic 35]
(3)[pic 36]
Onde e são densidades da água e do mercúrio, respectivamente. A fração molar da água é calculada a partir dos valores conhecidos de densidades e massas molares da água e do ácido sulfúrico presentes na solução. [pic 37][pic 38][pic 39]
[1][pic 40]
[1][pic 41]
[pic 42]
[1][pic 43]
[pic 44]
Foi obtido 100 mL uma solução aquosa de e o volume de ácido sulfúrico diluído foi de 5,6 mL, o volume de água utilizado foi 94,4 mL. Assim, podemos determinar o número de mols da água e do ácido sulfúrico.[pic 45][pic 46]
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