|
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!
=================
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
==========================
|
