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Observação eletrolítica da freqüência
(na alternância da corrente da rede elétrica)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Introdução
A alternância (freqüência) típica da corrente na rede elétrica domiciliar pode ser vista com facilidade mediante o uso de um osciloscópio (que não é um instrumento comum nos laboratórios escolares). O experimento em questão permite a visualização do fenômeno mediante técnica simples e condizente com o nível do ensino médio.

Eis o aspecto final da montagem proposta:

O eletrodo, haste de ferro (agulha de tricotar metálica) com punho isolante  é deslocado rapidamente sobre uma folha de papel de filtro embebida com uma solução de nitrato de amônia e ferrocianeto de potássio. O papel de filtro, por sua vez, repousa sobre uma placa metálica (placa de alumínio, por exemplo), que está ligada a um dos terminais da rede elétrica domiciliar. O outro terminal vai ao eletrodo de ferro passando por  uma lâmpada incandescente de 40W (circuito série). 
Deslocando-se rapidamente o eletrodo sobre esse papel, observam-se traços sensivelmente eqüidistantes.

Justificando
A passagem da corrente elétrica através da solução decompõe o eletrólito NH4NO3 em NO3-  (que se forma no ânodo) e NH4+  (no catado).  
Quando a ponta metálica é ânodo (+), ocorrerá oxidação da água (4OH- ==> O2 + 2H2O + 4e-) e redução do Fe+3 a Fe+2. O Fe+2 formará ferrocianeto [Fe(CN)6-4] que em presença de Fe+3 forma o ferrocianeto férrico Fe4 [Fe (CN6)]3  conhecido como "azul da Prússia".

No próximo semiciclo da alternância teremos NH4+ sob a ponta (agora catodo), o que não determina coloração alguma.

Assim, durante as alternâncias, onde a ponta é ânodo, forma-se um traço azul no papel embebido, simulando um 'osciloscópio químico'.

Uma variante interessante desse experimento é utilizar-se de duas agulhas de tricotar (espetadas numa rolha), conforme se ilustra.

Exemplifique, teoricamente, o que deverá se observar e depois constate experimentalmente. Realize esta experiência primeiro com corrente continua (retifique em onda completa a corrente da rede elétrica) e depois com corrente alternada. Faça consultas, isso é aprender!

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Comentário recebido por e-mail, ao qual já agradeci e cuja leitura, por parte dos demais consulentes, julgo indispensável. Tomara eu sempre recebesse ´críticas´ assim, bem fundamentadas!

> Caro Professor Léo,

Achei muito bacana a proposta sobre a observação eletrolítica da freqüência, em particular pois eu tenho uma certo gosto por eletroquímica e é sempre bom ser surpreendido com a versatilidade deste campo de estudos.

Gostaria apenas de fazer algumas sugestões:

Acho que o Sr. deveria ser mais enfático na introdução sobre a necessidade do metal do eletrodo ser de ferro (agulhas  de tricotar, na maioria dos casos, recebem tratamentos superficiais para retardar a corrosão: cromagem, zincagem  etc.), pois o uso de outros metais não resultam nas observações indicadas, já que os íons férrico não seriam formados e conseqüentemente ferrocianeto de potássio.

O Sr. escreve, ainda na introdução, que a chapa que serve como base para o papel de filtro deve ser de metal, e diz " chapa de alumínio por exemplo. Bom, sugiro advertir na introdução que a chapa não pode
ser de ferro, já que os mesmos efeitos produzidos com a ponta da agulha de tricô (de ferro), serão igualmente observadas na chapa...com a singular característica ao longo de toda a placa! Outros metais como Cobre e Cromo  etc., que formam sais coloridos com ferrocianeto também devem ser evitados.

Na justificativa o Sr. escreve que a passagem de corrente através da solução decompõe o NH4NO3 aos seus íons correspondentes. Bom, não é bem isso o que acontece. Na verdade o NH4NO3 se "decompõe"
(hidrolisa) por ação da água, resultado nos íons NH4+ e NO3- (ambos solvatados). O estabelecimento de um potencial que força a migração desses íons para os pólos de carga opostas.

Quando a ponta funciona como anodo ocorre a oxidação a água. A equação certa é esta:

2H2O ==> 4OH- + O2 + 4e-

E, ainda aqui, não ocorre a redução de Fe3+ a Fe2+. Veja, se ele está funcionando como anodo, as reações que ocorrem serão reações de oxidação. Então, além da oxidação da água, ocorre as seguintes
reações de oxidação:

a) O Ferro que constitui a ponta da agulha será oxidado a Fe2+:   Fe ==> Fe2+ + 2e-

b) O Fe2+ também será oxidado a Fe3+:  Fe2+ ==> Fe3+ + 1e-

(Entende agora o porquê de não se usar uma chapa de ferro também? As reações serão idênticas quando a chapa funcionar como anodo, manchando todo o papel; assim como chapa de cobre, cromo etc.)

Daí a presença de Fe3+ em solução que resultará na formação do ferrocianeto de potássio....

Bom, outra coisa: Não é o Fe2+ que formará o ferrocianeto, uma vez que para isso precisaríamos de íons cianeto em solução( CN-). Lembrar que o ferrocianeto já é um constituinte da solução que está embebendo o papel ( ferrocianeto de potássio).

espero ter ajudado......

um abraço,

Byron

P.S: Quase não se usa NH4NO3 em bombas, a menos que seja caseira mesmo, pois o NH4NO3 é muito higroscópico o que resultaria em uma mistura úmida com o tempo......A menos que se faça a bomba e em
seguida seja detonada.....não se recomenda....

Bom...Se bem sei em casa de jardinagem e afins, vende-se salitre do Chile (NaNO3) um sal que tem o mesmo poder de fornecimento de Oxigênio durante a explosão e que não tem propriedade higroscópica...E pelo que sei vende-se esse sal a preço de banana....Como o íon NH4+ não tem atuação na parte visual do experimento pode-se usá-lo (salitre) sem problemas....

Quanto a substituição do ferrocianeto sei não....Talvez uma solução de NaOH (soda) poderia resolver......O ferro formado na ponta da agulha formaria hidróxido ferroso ( verde) ou férrico( marrom) no papel, resultando em manchas marrom-esverdeadas na tira de papel.........mas a solução precisa ser diluída para que as reações de oxidação dos íons OH- não se sobreponham as de oxidação de  Fe==>Fe2+==>Fe3+

um abraço novamente,

Byron

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