Neste artigo vamos mostrar uma montagem para se fazer experimentos de eletrólise em microescala. A eletrólise é um tipo de reação química de oxi-redução em que é a passagem de uma corrente elétrica que faz a reação acontecer.
A eletrólise é utilizada em diversos processos industriais importantes, na produção de materiais em larga escala, como o alumínio, o hidróxido de sódio e o gás cloro. Com este experimento os estudantes podem investigar a eletrólise de maneira segura, rápida e com um gasto mínimo de reagentes.
Prepare o experimento
Para a eletrólise, precisamos de uma fonte de corrente elétrica contínua (e não corrente alternada como a da tomada). Vamos usar uma bateria de 9 volts como a fonte de corrente elétrica.
Para montar o aparelho de eletrólise, você vai precisar de:
- base porta bateria de 9V feita na impressão 3D;
- conector sindal com 5 módulos;
- clipe de bateria de 9 volts;
- bateria de 9 volts;
- 2 pedaços de haste de fibra de carbono condutora.
As hastes de fibra de carbono são muito resistentes e não quebram facilmente como barras de grafite. Elas são usadas em aeromodelismo justamente devido à sua resistência.
Além disso, você vai precisar de:
- pasta “L” de plástico
- solução de iodeto de potássio (ou iodeto de sódio) 0,1 mol/L
- solução de fenolftaleína (0,1% em etanol)
- solução de sulfato de sódio 0,1 mol/L
- solução de indicador universal
- água destilada
Use o experimento na sua aula
Para realizar o experimento, usamos uma montagem em microescala. Uma folha A4 impressa é colocada no interior de uma pasta plástica em “L”. No círculo demarcado, colocamos a solução de iodeto de potássio até obtermos uma poça no tamanho do círculo. Adicionamos uma ou duas gotas de fenolftaleína e agitamos com um bastão ou palito.
Em seguida, colocamos o aparelho de eletrólise sobre poça, de modo que os dois eletrodos estejam mergulhados na solução. Assim que o aparelho é colocado na solução, a reação inicia. Chame a atenção dos estudantes para que eles observem o que está acontecendo nos primeiros momentos da reação. Após algum tempo, os produtos da reação se espalham e a visualização pode ficar mais difícil.
Após observarmos a eletrólise do iodeto de potássio, limpamos a pasta plástica com um papel toalha e preparamos para a segunda reação, com a solução de sulfato de sódio.
Colocamos a solução de sulfato de sódio sobre a pasta plástica no círculo correto. Adicionamos o indicador universal, que deve ficar verde. Em seguida, colocamos o aparelho de eletrólise sobre a solução, de modo a mergulhar os dois eletrodos, como no experimento anterior. Observamos a mudança de cor da solução na proximidade de cada eletrodo e a liberação de gás. Na sequência, limpamos a pasta com o papel toalha.
O vídeo abaixo mostra o experimento.
O que acontece
Neste polo observamos a saída de um gás (gás hidrogênio) e vimos que o indicador ácido-base (fenolftaleína) muda de cor – indicando uma solução básica. A solução fica mais básica neste polo, pois consumimos os íons H+ da água, resultando num excesso de íons OH–.
Já quando passamos uma corrente elétrica por uma solução de sulfato de sódio, observamos uma mudança de cor no indicador universal nos dois polos. Os íons negativos são atraídos para o polo positivo. Neste caso temos o íon sulfato e o íon hidróxido como íons negativamente carregados. O íon hidróxido reage preferencialmente, e com isso a solução que estava neutra fica ácida, tornando-se mais avermelhada.
No polo negativo, temos o íon sódio e o íon hidrogênio sendo atraídos. O íon sódio não é reduzido em solução aquosa, e assim temos o consumo dos íons H+. Isso torna a solução mais básica e faz com que o indicador mude de cor e fique mais arroxeado.
Finalmentes
Gostou do experimento? Uma vantagem desta montagem é que ela dispensa o uso de solda. O gasto de reagentes é mínimo, bem como a geração de resíduos.
Temos um kit com o aparelho de eletrólise disponível para empréstimo no XCiência.
