Este documento descreve um experimento para construir uma pilha de concentração iônica usando moedas de cobre em soluções de sulfato de cobre com diferentes concentrações. A diferença de potencial entre as moedas é medida usando um multímetro e aumenta quando hidróxido de sódio é adicionado à solução menos concentrada, deslocando o equilíbrio químico. O experimento ilustra como as pilhas de concentração geram energia elétrica a partir de diferenças de concentração iônica.

1. Pilha de moedas
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Introdução
01Intro
Cadastrada por
Fernando Jardim
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até 10 minutos
Dificuldade
fácil
Segurança
seguro
Materiais Necessários
Você já deve ter ouvido falar de pilha eletroquímica, que é um
sistema constituído por anodo (eletrodo onde ocorre oxidação),
catodo (eletrodo onde ocorre redução), eletrólito (condutor iônico)
e condutor metálico (condutor de corrente elétrica). É caracterizada
por uma diferença de potencial entre seus eletrodos que resulta na
transformação de energia química em energia elétrica. O material
do anodo, geralmente um metal, é oxidado, produzindo cátions e
elétrons. Os cátions dissolvem-se na solução, enquanto os elétrons
fluem pelo condutor elétrico. Quando os elétrons chegam ao catodo,
geralmente um outro metal, atraem cátions da solução eletrolítica
que se reduzem e se depositam sobre a superfície desse eletrodo.
Para permitir o funcionamento da pilha, é necessário introduzir uma
ponte salina a fim de repor os íons nos eletrólitos. A movimentação
de íons em solução viabiliza a condução de corrente elétrica no
circuito. O processo é contínuo, até que certas condições não sejam
mais favoráveis para sua manutenção.
Mas, você já ouviu falar de pilha de concentração? Nesse tipo de pilha
os eletrodos são feitos do mesmo metal. A diferença de potencial,
neste caso, ocorre quando o catodo e o anodo estão em contato com
soluções de seus íons que possuem diferentes concentrações.
Neste experimento vamos construir uma pilha de concentração iônica
e verificar como é o seu funcionamento.
* Dois recipientes rasos de plástico;
* Um papel-filtro;
* Duas moedas de cobre;
* Um multímetro;
* Solução de sulfato de cobre 1,0 mol/L;
* Solução de sulfato de cobre 0,1 mol/L;
* Solução de cloreto de potássio;
* Solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L;
várias experiências, um só lugar

2. Pilha de moedas
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Passo 1
01
Adicione três gotas da solução de sulfato de cobre 1,0 mol/L no centro de um recipiente e, no centro do
outro, três gotas da solução de sulfato de cobre 0,1 mol/L.
várias experiências, um só lugar

3. Pilha de moedas
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Passo 2
02
Coloque um recipiente junto ao outro e coloque uma tira de papel-filtro de modo que cada ponta do papel
fique em contato com uma solução, como uma ponte.
várias experiências, um só lugar

4. Pilha de moedas
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Passo 3
03
Coloque uma moeda no centro de cada um dos recipientes e adicione gotas da solução de cloreto de
potássio no papel de filtro até que fique totalmente umedecido.
várias experiências, um só lugar

5. Pilha de moedas
Intro 0702 0503 0601
Passo 4
04
Meça a diferença de potencial utilizando o multímetro, colocando cada ponta de prova do aparelho em
contato com uma moeda.
várias experiências, um só lugar

6. Pilha de moedas
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Passo 5
05
Adicione três gotas da solução de hidróxido de sódio no centro onde foi adicionada a solução menos
concentrada de sulfato de cobre. Meça a diferença de potencial entre as moedas e compare com o valor
encontrado anteriormente.
várias experiências, um só lugar

7. Pilha de moedas
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Passo 6
06
O que acontece
O experimento consiste em montar uma pilha de concentração iônica. As moedas, em contato com
soluções de diferentes concentrações, tornam-se eletrodos com potenciais eletroquímicos diferentes.
De acordo com o equilíbrio:
Mn+
(aq) + n e–
Ý M(s)
pode-se verificar que, em cada eletrodo, diminuindo a concentração de íons, há deslocamento do
equilíbrio no sentido inverso, aumentando a tendência de perda de elétrons por parte do metal. Assim,
o eletrodo imerso na solução mais diluída será o anodo e o eletrodo imerso na solução mais concentrada
será o catodo. Os elétrons escoarão, pelo condutor, do anodo para o catodo. O catodo possui maior
potencial de redução, pois esta solução apresenta um excesso de íons em relação à outra. O anodo
possui menor potencial de redução, porque o equilíbrio é deslocado no sentido de formar mais cátions,
ou seja, oxidação. A ponte de cloreto de potássio repõe os íons nas soluções eletrolíticas e o multímetro
fecha o circuito permitindo a condução elétrica.
A adição da solução de hidróxido de sódio na região do anodo provoca um deslocamento mais brusco do
equilíbrio de oxirredução, no sentido da oxidação. Isso ocorre porque os íons hidroxila reagem com os
cátions de cobre formando um composto insolúvel, hidróxido de cobre, Cu(OH)2
. Assim, a diferença de
potencial entre os eletrodos aumenta consideravelmente.
Ademais, observa-se que à medida que a reação se processa, a diferença de potencial e a corrente
elétrica diminuem porque a diferença entre as concentrações dos eletrólitos também diminui. A pilha
funciona até que essas concentrações se igualem.
várias experiências, um só lugar

8. Pilha de moedas
Intro 0402 0503 0601
Passo 7
07
Veja Também
http://cienciaemcasa.cienciaviva.pt/pilha_concentracao.html
várias experiências, um só lugar