Montar uma pilha é uma tarefa aparentemente simples. Você só precisa de metais diferentes e um eletrólito. Mas, na prática e na sala de aula, a montagem da pilha será bem melhor se deixarmos tudo pronto para o uso. Para isso, vamos mostrar neste artigo como montar várias pilhas de um modo que elas estarão sempre prontas para o uso e facilitam a medida da diferença de potencial entre os eletrodos.
Prepare o experimento
Para este experimento, vamos usar caixinhas de acrílico com tampa. Este tipo de caixa transparente e incolor é encontrado em lojas de embalagens e cada uma custou apenas R$1,00.
Você vai precisar também de chapas de cobre, zinco e alumínio e de uma solução de cloreto de sódio 0,1 mol/L. Por fim, também usamos parafusos com porcas e alguns bornes de plugue banana.
Fizemos dois furos na tampa para passar o borne do plugue banana. Alguns plugues são diferentes, então desmonte a base do plugue e meça a largura do furo que deverá ser feito, para que o plugue fique bem preso na tampa.
Vamos preparar algumas peças que irão conectar o plugue banana com as placas metálicas da pilha. Para isso, corte com uma tesoura apropriada uma chapa de cobre fina (cerca de xx cm por yy cm). Faça dois furos nesta peça, um para o parafuso do plugue banana e outro para o parafuso que irá prender a chapa metálica. Dobre esta chapa com um alicate, formando um “L” com ângulo de 90 graus.
Prenda o “L” de cobre ao parafuso do plugue banana e, em seguida, prenda a placa metálica no outro furo. Repita este procedimento de modo que você tenha três conjuntos de tampas de acrílico montadas:
- placa de cobre e placa de zinco
- placa de cobre e placa de alumínio
- placa de alumínio e placa de zinco
Coloque as tampas nas caixinhas. O experimento está pronto para uso.
Use o experimento na sua aula
Para usar as caixas, peça aos alunos que usem um multímetro para medir a voltagem entre as duas placas. Eles devem colocar o multímetro na posição que mede voltagem de corrente contínua e colocar as pontas de prova nos bornes vermelho e preto das caixas. Veja a posição na imagem abaixo.
A voltagem será zero, uma vez que não colocamos o eletrólito entre as placas. Em seguida, peça aos alunos que coloquem a solução de cloreto de sódio nas três caixas e repitam a medida.
O vídeo abaixo mostra o procedimento.
O que acontece
Neste experimento, vamos comparar três metais diferentes: o alumínio, o zinco e o cobre. Cada metal possui uma tendência diferente de perder elétrons. Assim, quando colocamos os dois metais em um eletrólito (uma solução que contém íons e conduz corrente elétrica) e conectamos esses dois metais com um fio condutor, um deles irá perde elétrons, sofrendo oxidação e produzindo cátions.
Esses elétrons passam pelo fio condutor (no nosso caso, os fios do multímetro) e chegam na outra placa metálica. Nesta placa vai ocorrer a redução de um cátion que está na solução, ou seja, um dos cátions deve ganhar elétrons. Nós usamos cloreto de sódio na nossa solução. Mas não é o íon sódio que irá se reduzir. Se comparamos a facilidade em se reduzir o íon sódio e o íon hidrogênio (H+), é este que se reduz preferencialmente, mesmo estando presente em quantidade muito pequena na solução neutra de sal de cozinha.
Quando medimos a diferença de potencial entre os pares metálicos, vemos que:
- cobre e alumínio: 0,55 V
- cobre e zinco: 0,24 V
- zinco e alumínio: 0,30 V
Podemos perceber algumas coisas. Primeiro que a soma entre a diferença de potencial entre cobre e zinco e zinco e alumínio é aproximadamente igual ao valor da diferença de potencial entre o cobre e alumínio. O cobre é o metal mais difícil de se oxidar, seguido pelo zinco e finalmente o alumínio. Também podemos perceber que os valores medidos nada tem a ver com os valores encontrados em tabelas de potencial de oxidação ou de redução. Nessas tabelas, a medida é feita se usando o metal mergulhado em uma solução exatamente 1,0 mol/L do sal deste metal (por exemplo, uma placa de cobre mergulhada em uma solução 1,0 mol/L de sulfato de cobre). Nós não estamos usando uma solução que contém o cátion dos metais. No caso de usarmos este tipo de pilha, teríamos de usar uma ponte salina e dois recipientes, para separar os metais e as suas respectivas soluções.
Finalmentes
Com este experimento, é possível mostrar que diferentes pares metálicos vão fornecer uma voltagem diferente na pilha e que esta diferença vem da tendência de cada metal em perder elétrons.
A pilha na caixa torna montar uma pilha algo muito rápido e fácil. As placas ficam fixas e você não precisa se preocupar se elas vão encostar uma na outra, o que faria com que a pilha parasse de funcionar. Os bornes para plugue banana facilitam muito a medida com o multímetro. Após o uso, basta retornar a solução de cloreto de sódio para o frasco de estoque, lavar o interior da caixa e as placas, e o material da atividade está pronto para ser guardado ou usado novamente.
Ter o material para suas práticas pronto para o uso é algo que não deve ser menosprezado, pois na rotina do dia a dia das aulas, pode ser a diferença entre conseguir fazer ou não este tipo de aula.
Gostou da ideia? Comente abaixo e compartilhe com seus colegas.
