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Uma pilha parecida com a pilha de Daniell

Estratégias de ensino-aprendizagem

Esse experimento consiste em produzir uma pilha semelhante à pilha de Daniell, em que um eletrodo é o cobre mergulhado em CuSO4 e o outro é o magnésio mergulhado em MgSO4.
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A pilha de Daniell representou um marco no desenvolvimento das pilhas e baterias, pois até então só existia a pilha de Alessandro Volta, que era formada por discos de zinco e de prata intercalados e separados por papelões umedecidos numa solução salina. Já a pilha de Daniell era formada por dois eletrodos interligados, um de cobre imerso numa solução aquosa de sulfato de cobre e o outro de zinco imerso numa solução aquosa de sulfato de zinco.

No entanto, um aspecto interessante e inviável atualmente sobre a primeira pilha de Daniell é que a ponte salina que separava as duas soluções era um esôfago de boi.

Ilustração de uma pilha de Daniell

Mais detalhes sobre a pilha de Daniell podem ser vistos no texto abaixo:

A experiência a seguir pretende reproduzir uma pilha semelhante à feita por Daniell em 1836. Porém, alguns aspectos foram modificados, um deles é a ponte salina, que, nesse caso, será um recipiente de porcelana não vitrificada e uma vela de filtro de água comum.

Outro aspecto que será diferente é o eletrodo de magnésio no lugar do de zinco. Se o professor preferir, poderá fazer com uma placa de zinco mesmo. Mas, a barra de magnésio originará uma maior diferença de potencial na pilha.

Materiais e reagentes:

  • 1 recipiente de vidro;
  • Vela de filtro de água comum;
  • 1,5m de fio de cobre;
  • Lâmina de cobre;
  • Barra de magnésio (é conhecido como eletrodo de sacrifício e pode ser encontrado em lojas de materiais para piscinas);
  • 16g de sulfato de cobre (CuSO4);
  • 12 g de sulfato de magnésio (MgSO4);
  • Lâmpada LED (se o professor quiser medir a voltagem da pilha, pode colocar um voltímetro no lugar da lâmpada);
  • Água;
  • 2 balões volumétricos de 100 mL.

Procedimento Experimental:

Primeiramente, vamos preparar as soluções:

  • Solução de sulfato de cobre: coloque 16 g de sulfato de cobre num balão volumétrico, solubilize com um pouco de água e depois complete o volume de 100 mL.
  • Solução de sulfato de magnésio: coloque 12 g de sulfato de magnésio num balão volumétrico, solubilize com um pouco de água e depois complete o volume de 100 mL.

Em seguida, prepare a ponte salina ao serrar a vela do filtro de água, conforme a ilustração abaixo. Dessa forma, você irá obter o copo de porcelana porosa:

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Preparação do copo de porcelana porosa para ser ponte salina

Agora, monte o esquema mostrado abaixo, colocando a solução de sulfato de cobre no copo de porcelana porosa e a solução de sulfato de magnésio no recipiente de vidro. Mergulhe a placa de cobre na solução dentro do copo de porcelana porosa e coloque-o dentro do recipiente de vidro com a solução de sulfato de magnésio. Mergulhe a barra de magnésio na solução de sulfato de magnésio e conecte os dois eletrodos (placa de cobre e barra de magnésio) a uma lâmpada LED:

Esquema da pilha do experimento

Resultados e Discussão:

O professor pode revisar alguns conceitos de eletroquímica estudados e pedir para que os alunos respondam às seguintes questões:

  • Qual eletrodo é o cátodo e qual é o ânodo?
  • Qual metal sofre redução e qual sofre oxidação?
  • Qual é o polo positivo e o negativo?
  • Escreva as equações que representam as semirreações que ocorrem no cátodo e no ânodo.
  • Qual é a reação global dessa pilha?
  • Qual é a representação oficial dela?
  • Qual é o sentido do fluxo da corrente elétrica?
  • Com o passar do tempo, o que acontece com a lâmina de cobre e com a barra de magnésio?
  • O que acontece com a concentração das soluções?
  • Com base nas equações de semirreações e nos potenciais-padrão dos metais abaixo, qual é a voltagem (∆E0) dessa pilha?

Mg ↔ Mg2+ + 2e-   E0red = -2,36 V
Cu ↔ Cu2+ + 2e-   E0red = +0,34 V

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

John Frederic Daniell (1790-1845), criador da pilha de Daniell
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