Química Geral e Experimental Acadêmicos: Células Galvânicas

Faculdade de Direito de Alta Floresta - FADAF

Curso de Engenharia Civil

Química geral e experimental

Acadêmicos:

Células Galvânicas

Alta Floresta

maio de 2016

1 Introdução:

Segundo Miguel A. Medeiros, o físico italiano Alessandro Volta desenvolveu a primeira pilha elétrica, que era composta por dois eletrodos, um de zinco (Zn) e um de cobre (Cu), e por um algodão encharcado numa solução capaz de conduzir corrente elétrica, denominada solução eletrolítica. O eletrodo em que ocorre a reação de redução é denominado catodo (polo positivo), e o eletrodo em que ocorre a reação de oxidação é chamado de anodo (polo negativo).

Segundo os mesmos autores essa criação de Volta, foi, décadas depois, aprimorada pelo físico e químico John Frederick Daniell, dando origem, então, à clássica pilha de Daniell. John Daniell dividiu a célula eletrolítica da primeira pilha em duas partes, isto é, duas semicélulas. O eletrodo de cobre fica imerso numa solução de cobre, e o eletrodo de zinco, mergulhado numa solução de sulfato de zinco. Os dois eletrodos eram ligados por um fio condutor externo, e as duas semicélulas eram ligadas através de uma ponte salina que continha uma solução de sulfato de potássio (K2SO4), responsável por manter as concentrações iônicas equilibradas nas duas semicélulas.

2 Referencias

Para obter a equação global, devem-se somar as semirreações. Porém, é necessário, antes, igualar o número de elétrons para que eles não apareçam na equação final.  

No caso do exemplo abaixo, o número de elétrons já é igual, portanto, devemos apenas somá-las.

[pic 1]

Dessa forma, podemos representar a pilha por:

Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu045

Normalmente, cada pilha possui uma voltagem, o que depende da temperatura, da pressão e da concentração dos íons que participam da reação.

Para calcular a diferença de potencial (ddp) da pilha, é utilizado a seguinte equação utilizando a tabela de referencia da literatura:

Exemplo:
ΔE = ECu – EZn
ΔE = +0,34 – (-0,76)
ΔE = +1,10 V

Um aspecto muito importante do trabalho de Daniell foi o fato de ele ter optado por utilizar, nas pilhas, soluções de sais em vez de soluções ácidas, já que essas últimas produzem gases tóxicos.

As células galvânicas são um mecanismo no qual a corrente elétrica é guiada por uma reação espontânea. Ela é composta de dois eletrodos ou condutores metálicos, que fazem contato com o conteúdo da célula e também um eletrólito (condutor iônico) dentro da célula.

Exemplo de reação entre zinco e cobre

Zn(s) + Cu+2(aq)  -- Zn+2(aq) + Cu(s)

Quando um pedaço de zinco metálico é colocado em uma solução aquosa de CuSO4, o cobre metálico deposita-se na superfície do zinco. Isso acontece pelo fato de que quando os elétrons são transferidos de átomos de zinco para os íons de cobre, eles reduzem esses íons presentes na solução.

Para estudar as pilhas (células galvânicas), devemos ter noção de concentração molar (M= m/MM.V onde M= Concentração; m=massa; MM= massa molar e V= Volume) a fim de calcularmos quantidades necessárias de reagentes que são necessários no sistema.

[pic 2]

3 Objetivo:

Objetivou-se com esse trabalho buscar o entendimento sobre a temática Células Galvânicas, de modo que o objetivo fundamental da Eletroquímica é o estudo de sistemas capazes de entregar trabalho útil elétrico a partir de reações de oxirredução (células galvânicas) ou de sistemas nos quais ocorrem processos de oxirredução ao receberem trabalho útil elétrico (eletrolise).

A tendência de perder ou doar elétrons das substâncias, visando o equilíbrio, gera um tema de estudo na química, conhecido como Eletroquímica. Reações de oxi-redução tanto podem gerar corrente elétrica, como serem iniciadas por uma corrente elétrica. Esta última recebe o nome especial de eletrólise, e a primeira é responsável pelos dispositivos conhecidos como pilhas, baterias e acumuladores.

4 Material e Reagentes

O segundo experimento foi realizado na escola técnica Secitec, com a supervisão do professor Guilherme Ferbonink. Nesse sentido, colocou-se em pratica a construção de uma célula galvânica (Pilha de Daniel). O presente experimento foi apresentado segundo Atkins ANO.

Bequers de 250ml

1 bequer de 600ml

1 proveta de 100ml

Balões de 500/1000ml

Bastao de vidro

Espátulas

Funil de vidro

Tubo em U

Pinças

Multímetro

Algodão

Bombril

Papel toalha

Eletrodos de ferro (prego), cobre (fio/plaqueta), zinco (plaqueta), alumínio (plaqueta)

Sulftato do cobre

Sulfato de zinco

Sulafato de ferro

Sulfato de alumínio

Cloreto de sódio

4.1 Procedimento experimental

Etapa 1

 

No primeiro momento foi adaptado um suporte universal com duas garra(grampos de roupas) para segurar as pontas do multímetro.

 

A plaquetas dos materiais como pregos, chapa de alumínio, zinco e cobre, foram lixadas para que não ficasse nenhuma outra substancia que pudesse atrapalhar ou interromper o processo de óxido-redução.

 

Também nesta etapa do procedimento foi cortado cano de nível em forma de ‘U’ com aproximadamente 15cm para a confecção da ponte salina.