Bateria com refrigerante | ||||
Introdução
Esse experimento simples, para mostrar a conversão de energia química em energia elétrica, requer apenas laminas de cobre e de zinco, uma lata de refrigerante (qualquer bebida ácida efervescente servirá) e um componente elétrico bastante sensível. Esse componente pode ser um bom voltômetro (voltímetro, para os domingueiros) ou mesmo um pequeno motor elétrico de pequeníssima potência (motor de baixa inércia). Há pequenos motores elétricos que não requerem mais de 15 microampères para girar!
Montagem
Para formar a bateria, conectamos as lâminas de cobre e zinco a fios de cobre comuns e esses fios são ligados ao medidor de tensão ou ao motor elétrico e, a seguir, as lâminas são mergulhadas na bebida ácida efervescente (soda, pepsi-cola, guaraná etc.). O motor começará a girar evidenciando que, de algum modo, está ocorrendo uma reação química entre os metais e o ácido da bebida. O ácido constitui o eletrólito, as lâminas os eletrodos. Quando se usa de algum refrigerante tipo 'coca', é de fato o ácido fosfórico que representa, em solução, o eletrólito.
O
diagrama ilustrado abaixo dá uma idéia do que está
acontecendo.
Eletrodos
de cobre e zinco em ácido fosfórico na célula voltáica.
A
oxidação do eletrodo de zinco destrói lentamente aquela lâmina
e libera elétrons no metal. Os íons de zinco terminam no
eletrólito. Cobre e zinco têm potenciais de eletrodo
suficientemente diferentes para produzir uma diferença de
potencial acima de 1 volt entre os elétrodo (cobre e zinco têm
potenciais de eletrodo de +0.34V e -0.76V, respectivamente, medidos
em relação a um eletrodo padrão, de hidrogênio). Os elétrons
liberados no zinco fluem através do circuito externo para o cobre
e entram no eletrólito para combinarem-se com íons de hidrogênio
do ácido fosfórico. A redução associada com esta reação
produz gás hidrogênio.
O
eletrodo de cobre não deve se deteriorar tão rapidamente quanto o
zinco, contudo, ocorrerá uma reação secundária de oxidação do
cobre produzindo íons de cobre e elétrons. Esta reação
(que não é mostrada no diagrama) é encorajada através de íons
de hidrogênio individuais H+ que combinam com moléculas
d'água H20 para produzir íons hidroxilas H3O+.
Os íons hidroxilas levam elétrons do cobre, e assim o cobre
também se deteriora. Além disso, há outras reações
indesejáveis.
A tabela abaixo mostra para o potencial de elétrodo, com os valores de tensão medidos contra um 'eletrodo' padrão, de hidrogênio (que é adotado e se lhe atribui o valor arbitrário zero).
Quaisquer
dois metais suficientemente afastados nessa tabela, quando
submersos num eletrólito ácido (mas, não só), servirá para
constituir uma 'bateria'.
Série
eletroquímica de alguns metais referidos á célula padrão, de
hidrogênio.
Finalmente,
em lugar do refrigerante, tente usar limão, ou melhor ainda,
limões em paralelo (entendeu né!) --- ai então ficará mais
preciso o termo "bateria" aplicado á demonstração.
Legumes também servem como eletrólitos e o relógio
de batata é um bom exemplo disso.
Variante
Uma variante interessante para o projeto é utilizar, diretamente, a lata de alumínio do refrigerante como um dos eletrodos (o negativo) da célula galvânica. A ligação em série de duas delas lhe propiciará tensão suficiente para acionar LEDs, pequenos motores, relógios digitais, calculadoras eletrônicas etc. Eis a sugestão de montagem:
Recomendamos que, antes de colocar o refrigerante
na lata, você passe uma esponja de aço (bom-bril, etc.) pelo interior da
lata para bem expor a superfície de alumínio. Experimente substituir a
folha de cobre por um bastão ou tarugo de carvão (desses usados em
escovas de grandes motores elétricos).
Prof. Luiz Ferraz
Netto |
Pint of Science Jequié 2023
Há 10 meses
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