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A Pilha de Daniell e as Reações de Oxidação e Redução

 

24/08/2009

Autor e Coautor(es)
Wesley Pereira da Silva
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BRASILIA - DF Universidade de Brasília

Marco G. B. Burlamaqui

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Química Propriedades das substâncias e dos materiais
Ensino Médio Química Transformações: caracterização, aspectos energéticos, aspectos dinâmicos
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
  • Conceituar e diferenciar reações de oxidação e redução;
  • Identificar em uma célula eletroquímica o cátodo e o ânodo;
  • Identificar as principais características do cátodo e do ânodo nas células eletroquímicas.
Duração das atividades
Uma aula de cinquenta minutos.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
  • Cátions e ânions.
Estratégias e recursos da aula

  • Professor, providencie uma solução de sulfato de cobre penta hidratado (CuSO4.5H2O), um prego, um pedaço de palha de aço e um pedaço de fio de cobre.
  • Professor, salve nos computadores os endereços da simulação que será utilizada ao longo da aula.

 

Inicie a aula mostrando para os alunos a solução de sulfato de cobre penta hidratado (CuSO4.5H2O) que foi previamente preparada. Em seguida, pegue o prego e lixe-o com a palha de aço. Mergulhe o prego na solução. Peça para que os alunos observem o que aconteceu. Os alunos deverão comparar o novo aspecto do prego com o fio de cobre.
Informe aos alunos que esse fenômeno pode ser explicado através das teorias da eletroquímica, que consiste na geração de energia elétrica através de reações químicas.

Após isso, leve os alunos para o laboratório de informática da escola.

No laboratório de informática, divida os alunos em grupos de três ou quatro alunos. Em seguida, peça para que os alunos abram a simulação abaixo:
A pilha de Daniel

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=18002

A pilha de Daniel

Figura 1 – Imagem retirada do próprio recurso

Nessa simulação os alunos poderão verificar a geração de energia elétrica através das reações de oxidação e de redução de algumas substâncias químicas. Eles poderão selecionar duas substâncias e observar qual a voltagem gerada por elas.

 

Figura 2 – Instruções da simulação

Peça para que os alunos pesquisem na internet sobre as substâncias que constituem a Pilha de Daniell. Os alunos encontrarão que a Pilha de Daniell (também chamada de Célula de Daniell) é constituída por dois eletrodos: um de zinco (Zn) e um de cobre (Cu). Os alunos deverão reproduzir a Pilha de Daniell utilizando a simulação, para isso, eles deverão selecionar o zinco e o cobre, e colocá-los no béquer 1 e no béquer 2, respectivamente. Pergunte aos alunos qual foi a voltagem gerada por essa pilha? Os alunos responderão que foi de 1,1 V.
Feito isso, eles deverão observar o que aconteceu com a massa da barra de zinco e da barra de cobre:

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Figura 3 – Variação da massa dos eletrodos

Os alunos responderão que a massa da barra de zinco diminuiu e a massa da barra de cobre aumentou. Explique aos alunos que esse fenômeno é o mesmo que aconteceu com o cobre na solução de sulfato de cobre, ou seja, o cobre que estava em solução na forma de íons (Cu2+) reduziu para sua forma natural (Cu) que é sólida.

Em seguida, peça para os alunos pesquisarem na internet o que são as reações de oxidação e redução. Para orientar a pesquisa, os alunos deverão responder as questões abaixo:

1 – Defina reação de oxidação e reação de redução.
2 – Quais as diferenças entre reação de oxidação e reação de redução?
3 – Quais as aplicações das reações de oxidação e redução?
Os alunos encontrarão essas informações facilmente em sites de busca, mas se preferir eles poderão buscá-las nos seus livros didáticos.

Obs.: As respostas deverão ser entregues para compor a avaliação.

Em seguida, explique para os alunos que o eletrodo onde ocorre a reação de redução recebe o nome de cátodo e o eletrodo onde ocorre a reação de oxidação recebe o nome de ânodo. Além disso, no ânodo ocorre a diminuição da massa do eletrodo e no cátodo a massa do eletrodo aumenta. Após isso, peça para que os alunos identifiquem na simulação, utilizando o zinco e o cobre como eletrodos, o cátodo e o ânodo:

Ânodo – zinco (Zn) – diminuiu a massa
Cátodo – cobre (Cu) – aumenta a massa

Em seguida, os alunos deverão utilizar algumas combinações de eletrodos e indicar o cátodo e ânodo, para isso, eles poderão construir uma tabela como exemplificada abaixo:

 

Tabela 1 – Cátodos e ânodos
Ânodo Cátodo
Zinco (Zn) Cobre (Cu)
Cobre (Cu) Prata (Ag)

Utilize a tabela construída pelos alunos, para identificar as substâncias que se comportam como cátodos ou como ânodos, como é o caso exemplificado na tabela 1.
 

Para sistematizar a aula os alunos deverão fazer um relatório sobre o que eles entenderam do tema abordado na aula, explicando o que são reações de oxidação e redução e o que são cátodos e ânodos.

Caso o professor não tenha à sua disposição um laboratório computacional e possua apenas um computador com um datashow, poderá mostrar a simulação e as imagens aos alunos na própria sala de aula.

Recursos Educacionais
Nome Tipo
A pilha de Daniel Animação/simulação
Recursos Complementares

Simulação

O troféu de alumínio

Uma simulação que trabalha de forma bem simplificada conceitos como: célula eletrolítica e reações oxi/red.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=13698

Para o Professor:

Caso queira continuar trabalhando com os conceitos sobre Elétroquímica acesse a aula a seguir: O Bafômetro e o Número de Oxidação.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=273

Avaliação
O professor poderá avaliar os alunos através do relatório produzido e da participação dos alunos nas atividades propostas.
Opinião de quem acessou

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Opiniões

  • ramoniel, ufpi , Piauí - disse:
    ramon.iel@hotmail.com

    23/11/2011

    Cinco estrelas

    muito bom esse simulação, ela ajuda na explicação. só queria sabe se tem como eu baixar ou você enviar para me essa simulação.


  • parabens, a , Rio de Janeiro - disse:
    dunhas2@gmail.com

    30/04/2011

    Cinco estrelas

    quero fazer uma "earth batery" com itens caseiros mas não sei como identificar o metal cobre além de cabos elétricos.


  • Marcelo, Química & Física , Rio Grande do Norte - disse:
    marcelo.avelinno@gmial.com

    31/03/2011

    Cinco estrelas

    A aula foi muito bem feita, goste bastante dos recursos adotados (muito bom o simulador do troféu e o simulador da pilha de danieell).


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