Pilha de daniel

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Eletroquímica – a Pilha de Daniell
(experimento nº 4 do PLT 150)

Resumo teórico

O estudo do experimento da Pilha de Daniell inicialmente proporciona uma visão prática das reações de óxido-redução, onde, o Nox (número de oxidação) das espécies envolvidas no processo sofre alteração. Como normalmente acontece, haverá substância que sofre oxidação, tendo o seu Nox aumentado algebricamente,enquanto outra sofre redução, diminuindo algebricamente o seu Nox. Exemplo:
Oxidação;
Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e-
O zinco metálico teve seu Nox aumentado de zero (Zn) para 2+ (Zn2+), portanto, sofreu oxidação.
Redução;
Cu2+ (aq) + 2e- → Cu(s)
O íon cobre teve seu Nox diminuído de +2 (Cu2+) para zero (Cu), portanto, sofreu redução.
O experimento também irá apresentar os conceitos básicos daeletroquímica, onde uma reação química de óxido-redução pode produzir energia elétrica.

Introdução

A tendência de perder ou doar elétrons das substâncias, visando o equilíbrio, gera um tema de estudo na química, conhecido como Eletroquímica. Reações de óxido-redução podem ser iniciadas por uma corrente elétrica, chamada de eletrólise, como gerar uma corrente elétrica, que é o queacontece com as pilhas, baterias e acumuladores.
Em 1836, o químico inglês, John Frederic Daniell (1790-1845), modificou a pilha do físico italiano Giuseppe Volta (1745-1827), criando um tipo de pilha, entre outras coisas, mais segura, pois, ao invés do uso de soluções ácidas, foi utilizado soluções de sais, como o sulfato de cobre e o sulfato de zinco, além dos elementos zinco e cobre metálicos jápresentes na pilha de Volta. A Pilha de Daniell, como ficou conhecida, foi rapidamente incorporada pelos ingleses e americanos em seus sistemas telegráficos.
John Frederic Daniell

Figura 2 –Esboço primordial da Pilha de Daniell Figura 3 - Pilha de Volta

A pilha de Daniell é construída usando-se um eletrodo de zinco metálico (Zn), que é embebido numa solução de sulfato de zinco (ZnSO4), e um eletrodo de cobre metálico (Cu), que é então embebido numasolução de sulfato de cobre (CuSO4). As duas soluções são postas em contato através de uma superfície porosa, de modo que não se misturem, mas íons possam atravessá-la. Alternativamente, uma ponte salina, que pode ser um tubo contendo em seu interior uma solução salina, tipo NaCl, fechado por material poroso, interligando as soluções de sulfato cúprico e de zinco.

Figura 4 - Esquema experimental daPilha de Daniell
Objetivos

* Observação de uma reação de óxido-redução;
* Montagem da pilha de Daniell;
* Verificar que a ligação de pilhas em série soma as voltagens;
* Por meio das semi-reações redox, calcular a ddp de um pilha;
* Identificar os eletrodos de uma pilha (catodo e anodo);
* Identificar os pólos positivo e negativo de uma pilha;
* Observar o queocorre em cada uma das placas;
* Observar o que ocorre em cada uma das soluções;
* Observar o comportamento luminoso do led.

Materiais e Substâncias
* 50 ml de solução CuSO4 – 1,0 mol L -1;
* 50 ml de solução ZnSO4 – 1,0 mol L-1;
* 1 copo de porcelana porosa;
* 1 béquer de 250 ml;
* Placa de zinco (5 x 2 cm2);
* Placa de cobre (5 x 2 cm2);
* 2 fios de cobre (20cm) soldados a um jacaré em uma ponta e a placa metálica na outra ponta;
* Led vermelho (diodo emissor de luz);
* Instrumento de medição de DDP (Voltímetro).

Parte experimental
O experimento iniciou-se com a equipe de alunos do curso de engenharia, encontrando uma pilha de Daniell montada experimentalmente, já com o béquer de 250 ml contendo a solução aquosa de sulfato de zinco...
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