ÁREA: FEPROQUIM - Feira de Projetos de Química
TÍTULO: Determinação da constante de Faraday
AUTORES: BORINI, R.Q. (LUMIÈRE) ; SILVEIRA, H.L.F.U. (LUMIÈRE) ; VAZ, C.M.E.V. (LUMIÈRE) ; SANTOS JR, D.D. (LUMIERÈ) ; PALUMBO, M.N. (LUMIÈRE) ; SILVA, T.M.T.P. (LUMIÈRE)
RESUMO: Michael Faraday foi um físico e químico muito relevante em sua época. Ele fez grandes pesquisas na área de eletroquímica contribuindo para o avanço nos estudos do magnetismo. Uma de suas maiores descobertas, sua contante, determinou a quantidade de coulombs existentes em um mol de elétrons (F= 96.500 C mol-1).
O objetivo deste trabalho é comprovar o valor desta constante utilizando a produção de gás hidrogênio pela eletrólise de hidróxido de sódio.
PALAVRAS CHAVES: constante; faraday; determinação
INTRODUÇÃO: Corrente elétrica é o movimento ordenado de partículas portadoras de cargas elétricas. Microscopicamente as cargas livres estão em movimento aleatório em razão da agitação térmica. No entanto, se aplicarmos um campo elétrico na região das cargas é possível observar que elas passam a ter movimento ordenado. Nos metais esta movimentação é dada pelos elétrons.[1]
Medir o fluxo eletrônico do sistema é tarefa fundamental nos processos de quantificação de energia elétrica. O ampère (símbolo: A) é uma unidade de medida do Sistema Internacional de Unidades para a intensidade de corrente elétrica. Análogo a passagem de água por um rio, é de fácil compreensão que se um dispositivo elétrico funciona por mais tempo, mais carga elétrica terá fluído por ele. Um coulomb é a quantidade de carga elétrica carregada pela corrente de um ampère durante um segundo.
Na corrente contínua as cargas elétricas que a constituem se movimentam apenas num sentido, ou seja, do pólo positivo da fonte de tensão para o pólo negativo, chamado de sentido convencional.[1]
Ao multiplicar a corrente elétrica pelo tempo têm-se o valor em Coulombs que atravessou o sistema, em função da quantidade de gás produzida ou massa depositada num sistema eletroquímico, pode-se associar a quantidade de matéria (mol) das substâncias com o número de mol de eletróns necessário para a produção obtida. A constante de Faraday(F), objeto de estudo deste projeto, é definida como a quantidade de carga elétrica (medida em coulomb) em um mol de elétrons e por proporcionalidade ela pode ser determinada em qualquer sistema eletroquímico. Por definição ela é F = NA x q, onde o NA é o número de Avogadro (aproximadamente 6 x 10 23 mol-1) e q é a magnitude da carga de um elétron (aproximadamente 1.602 x 10-19 coulombs por elétron).[1]
MATERIAL E MÉTODOS: Materiais: Bureta, hastes de metal, garra de metal, cuba de vidro, fonte de tensão yoshitani DC 13,8V - 5 A - estabilizado, mangueira de borracha, multímetro western modelo DT830-B, fio de cobre, termômetro, fonte de eletricidade externa 127V.
Método: Verteu-se 1 litro da solução de NaOH 1M em uma cuba de vidro, em seguida, preencheu-se duas buretas de 25 ml com a mesma, colocou-se um fio de cobre, de aproximadamente 0,6m, em cada uma, conectados em série ao multímetro e o sistema alimentado pela fonte de tensão. Ligou-se o sistema iniciando assim a eletrólise da solução. Após um minuto de passagem de corrente elétrica, controlando-se a amperagem, a temperatura da solução e intensidade da corrente elétrica mediu-se o volume de gás hidrogênio produzido na reação.[1]
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A constante de Faraday é a quantidade de carga elétrica (medida em coulomb) em um mol de elétrons representada na equação 1.[1]
Equação 1: Q = i x T
Pela eletrólise do hidróxido de sódio produziu-se gás hidrogênio e com o volume obtido calcula-se o número de mol do gás no sistema, pela equação 2.
Equação 2: P.V = n.R.T
Com esse valor determina-se o número de mol de elétrons a partir da equação 3.
Equação 3: 2H+ + 2e -> H2(g)
Onde:
2 mol de elétron -> 1 mol de gás hidrogênio
X -> n gás hidrogênio
Sendo assim, com o número de mol de elétrons encontrado na equação 3 obtêm-se o valor em Coulomb na equação 4.
Equação 4:
Q -> 2 x n gás hidrogênio
Y -> 1 mol de elétron
Esses cálculos têm de ser muito precisos, pois existem vários fatores que podem alterar seus resultados, como a pressão atmosférica, a temperatura da solução, a amperagem mal controlada, a condutibilidade do fio de cobre e a impureza da solução.[2]
Desta maneira, pode-se estimar a carga elétrica em Coulombs equivalente a um mol de elétrons, determinando assim a constante de Faraday.
CONCLUSÕES: Com este projeto, pode-se concluir que, a constante de Faraday, pode ser obtida através da análise da eletrólise de solução aquosa de hidróxido de sódio, controlando-se a temperatura e a amperagem do sistema. Além disso, deve-se realizar os cálculos com muita atenção para obter-se um valor com a maior precisão possível.
Com os cálculos preliminares obteve-se o valor de F= 96.361,1 C, um valor muito aproximado do considerado real (F= aproximadamente 96.500 C) pela comunidade científica.
AGRADECIMENTOS: Agradecemos a Thalita e ao Marcio pela ajuda no projeto e aos nossos pais por nos deixarem participar do congresso.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1.Peruzzo, T. M. ; Canto, E. L. Química na abordagem do cotidiano, Editora Moderna, São Paulo, v.2, p.470, 1993.
2.Constante de Faraday. Disponível em <http://pt.wikilingue.com/es/Con state_de_Faraday> Acesso em 22 junho 2010
3.Corrente Elétrica. Disponível em <http://www.m undoeducacao.com.br /fisica/corrente-eletrica.htm> Acesso em 22 junho 2010
