ÁREA: Ensino de Química
TÍTULO: O ESTUDO DE PILHAS ATRAVÉS DE EXPERIMENTOS COM MATERIAIS ALTERNATIVOS
AUTORES: MATOS, A. A. (UFMA) ; LIMA, J. B. (UFMA) ; BRAGA, R. S. (UFMA)
RESUMO: O presente trabalho tem por objetivo mostrar ao aluno a montagem e o funcionamento de várias pilhas através de experimentos com materiais alternativos. O conteúdo estudado através da experimentação permitiu ao aluno contato direto com o objeto de estudo, bem como, melhor compreensão dos conceitos químicos. Os materiais utilizados foram de fácil aquisição e manipulação.
PALAVRAS CHAVES: pilhas, experimentos de química, materiais alternativos
INTRODUÇÃO: As pilhas estão presentes em nosso cotidiano, pois sempre estamos utilizando-as em aparelhos e utensílios, tais como: lanternas, rádios, aparelhos telefônicos, calculadoras etc.
As pilhas ou células eletroquímicas são sistemas em que a energia química transforma-se espontaneamente em energia elétrica, através de uma reação de oxidação-redução que consiste em uma perda e ganho de elétrons, respectivamente.
As pilhas, presentes constantemente no cotidiano do aluno é uma forma de estudar as reações de oxidação-redução bem como mostrar de forma clara e concisa o seu funcionamento e os seus componentes além de permitir explorar outros conteúdos de eletroquímica, tais como: eletrodos (ânodo e cátodo), eletrólitos, potencial padrão de redução, agente oxidante e redutor, ddp, energia livre de Gibbs, espontaneidade de reação, tipos de pilhas, associação em série de pilhas (bateria), etc.
MATERIAL E MÉTODOS: • Materiais:
1 copo de vidro tamanho médio, copos de alumínio, velas de filtro, 1 serra, 1 lâmpada (1 volt), 1 led, fios elétricos, garras jacarés, frascos vazios de redoxon, 1 placa de zinco e um 1 eletrodo inerte de grafite, ambos retirados de pilhas comuns velhas.
• Reagentes:
Ácido sulfúrico - H2SO4 (solução de bateria automotiva), Permanganato de Potássio, sulfato de alumínio e sulfato de cobre.
Procedimento Experimental:
Pilha-1
• Preparar uma solução de permanganato de potássio em meio ácido sulfúrico até metade do volume do copo;
• Imergir a placa de zinco e o eletrodo de grafite na solução;
• Fazer as conexões dos fios elétricos da lâmpada com o eletrodo de grafite e a placa de zinco. Em seguida, observar seu funcionamento (figura 01).
Pilha-2
• Preparar uma solução de sulfato de alumínio e colocar em copos de alumínio até 1/3 de seu volume;
• Serrar as pontas das velas de cerâmica e colocá-las dentro dos copos de alumínio;
• Preparar uma solução de sulfato de cobre e transferir para dentro das velas;
• Colocar um pedaço de fio de cobre imerso na solução de sulfato de cobre;
• Fazer as conexões do led com o copo de alumínio e o cobre imerso na solução de sulfato de cobre. Em seguida, observar seu funcionamento (figura 02).
Pilha-3
• Colocar um pouco de solução de ácido sulfúrico dentro dos frascos de redoxon;
• Fixar um pedaço de fio de cobre na tampa do frasco de redoxon de modo que o fio fique imerso na solução ácida e sem tocar nas paredes do frasco;
• Fazer as ligações do led com os frascos e o eletrodo de cobre. Em seguida, observar seu funcionamento (figura 03).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Após a montagem das pilhas, verificou o seu funcionamento através do acendimento da lâmpada e dos leds, figura 01.
Na pilha 1, o pólo negativo (ânodo), constituído pela placa de zinco o qual sofre oxidação. O pólo positivo (cátodo), dessa pilha é o eletrodo inerte de grafite que serve apenas para fechar o circuito.
Como toda reação de oxirredução; se há perda de elétrons, há também ganho de elétrons; isso acontece com o manganês no permanganato de potássio que sofre redução, ou seja, ganho de elétrons.
Na pilha 2 (ligação em série), o pólo negativo é o próprio copo de alumínio o qual sofre oxidação. O pólo positivo dessa pilha é o eletrodo de cobre imerso na solução de íons Cu2+ o qual após algum tempo de reação percebe-se uma deposição de cobre sobre o mesmo (redução do íon Cu2+).
Na pilha 3 (ligação em série), o pólo negativo é o próprio frasco de redoxon de alumínio o qual sofre oxidação. O pólo positivo dessa pilha é o eletrodo de cobre imerso na solução ácida. Nesta reação, ocorre a liberação do gás H2 devido à redução dos íons H+. A liberação de H2 é proporcional a concentração do ácido.
Ao contrário das pilhas comuns que comumente denominamos “pilhas secas”, as pilhas descritas nesses experimentos não são assim chamadas porque ambas acontecem em solução aquosa.
Para compreendermos o funcionamento dessas pilhas, é necessário fazermos um estudo detalhado das reações envolvidas (figura 02).
CONCLUSÕES: A atividade experimental possibilitou ao aluno compreender de forma integrada e significativa as transformações químicas que ocorrem nas pilhas, bem como entender a corrosão que ocorre nos metais, analisar o conceito de potencial de eletrodo e compreender a espontaneidade das reações nas pilhas.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BRAGA, R. S. Atividades experimentais de fisico-química com a utilização de materiais alternativos para a aplicação no ensino médio. Monografia de Conclusão de Curso, UFMA. São Luís, 2002.
LIMA, J. B. Experimentos de Química utilizando materiais alternativos com aplicação no ensino médio. Monografia de Conclusão de Curso. UFMA. São Luís, 2004.
