Pilha de Limão

Luiz Cláudio de Souza Almeida, Matheus Merkle, Matheus S. Arêas, Ronaldo Luiz Costa Jr.

Turma A - Grupo 1EMB5006 – Química Tecnológica 2011/1

CEM/UFSC - Centro de Engenharia da MobilidadeUniversidade Federal de Santa Catarina – Joinville – SC

RESUMO

De acordo com o procedimento utilizado, uma pilha consiste em dois metais suspensos em uma solução ácida, a fim de que uma corrente elétrica seja criada entre eles. Para isso é necessário que os átomos de cobre (Cu), por apresentarem característica catódica recebam os elétrons provenientes do zinco (Zn), que tem propriedades anódicas, ocorrendo uma diferença de potencial (DDP) no sistema. Com o voltímetro, mede-se essa DDP para ver se é possível o acendimento de um LED de baixa voltagem (2,5v).

Palavras-chave: Pilha; Limão; DDP; Voltímetro; Metal.

INTRODUÇÃO

De modo geral, uma pilha funciona, como um dispositivo que, de maneira espontânea, converte a energia química desenvolvida em energia elétrica. Seu funcionamento se dá através de processos de oxirredução, que aproveitam a transferência de elétrons, ocasionando o aparecimento de uma corrente elétrica através de um condutor.

No processo em caso, a Pilha de Limão, os metais cobre e zinco, respectivamente cátodo e ânodo, inseridos na fruta, e mantidos em contato por um fio, por um processo de transferência de elétrons geram corrente elétrica.

É importante frisar também, que os ácidos constituintes do suco de limão, tais como ácido cítrico, e ácido ascórbico funcionam como eletrólito, isto é, a solução constituinte que conduz eletricidade, favorecendo a ocorrência das reações.

Nosso objetivo é ilustrar, utilizando os materiais dados, o mecanismo básico de funcionamento de uma pilha, facilitando a compreensão de suas características essenciais, além de comprovar sua eficácia.

MATERIAL E MÉTODOS

Limões Moeda (cobre) e parafuso (zinco) Voltímetro Fontes de baixo potencial (pilhas) LED

Para iniciar o experimento introduz-se no limão a moeda de cobre, como cátodo, e o parafuso de zinco, que age como ânodo. Posteriormente a isso, a fim de medir a diferença de potencial (DDP) existente entre os metais, pontas de prova de um voltímetro são colocadas em contato com cada metal, separadamente. Observa-se então, se há possibilidade de haver DDP suficiente no sistema para acender uma luz de LED. Com isso, para comprovar o teste, conectam-se os fios do LED separadamente em cada metal com o intuito de acendê-lo. Ao fim do experimento, faz-se teste com as pilhas em paralelo e em série para verificar a possível iluminação do LED nos casos.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Primeiramente colocou-se o parafuso de zinco e a moeda de cobre nos limões e medimos o valor da DDP. Obtiveram-se os seguintes resultados:

Para um limão, com o conector vermelho no cobre, e o preto no zinco, o valor da DDP foi de 0.98 V. Invertendo-se os dois conectores do voltímetro, obteve-se o valor de DDP de -0,98 V. Foi possível concluir que o parafuso de zinco e a moeda de cobre são, respectivamente, os pólos negativo e positivo do sistema.

Ao ligar os limões em série, não houve sucesso na tentativa de acender o LED, uma vez que este exige uma voltagem mínima de 2,5 V, sendo que o valor da DDP dos dois limões em série correspondeu á 1,75 V.

Após os passos descritos, medimos a DDP de uma pilha alcalina e obtemos 1,27 V. Ligando-as em série, obtivemos o valor de 2,59 V, e em paralelo de 1,27 V. Utilizando-se as pilhas em série foi possível acender o LED, em potência mínima e com luz fraca. Com as pilhas em paralelo não foi possível acender o LED.

As condições do ambiente durante o experimento eram as da CATP, utilizando-se limões verdes e moedas de cobre de cinco centavos. Observações importantes dizem respeito ao fato de que os limões são, em pequenas proporções, bons condutores de eletricidade e notamos que as dimensões de cada limão influenciam em sua capacidade condutora, visto que os maiores possuem mais eletrólitos, e portanto maior capacidade condutora.

Tabela 1 – Resultados

Material DDP LED

Limão 0,98 Volts Não acendeuPilhas - Série 2,59 Volts Acendeu

Pilhas - Paralelo 1,29 Volts Não acendeu

CONCLUSÕES

Foi verificado que um limão é insuficiente para provocar a DDP necessária para acender um LED como o utilizado no experimento. Isso se deve a baixa quantidade de eletrólito, que é o responsável pela transmissão dos elétrons entre os metais introduzidos no limão. Já com duas pilhas colocadas em série foi possível a iluminação do LED, uma vez que a conservação da corrente elétrica e a soma das voltagens tornaram concreta a ação. Em contraste, o mesmo não foi possível com o alinhamento em paralelo das pilhas, visto que a voltagem, nesse caso, permanece constante. Logo, foi possível comprovar experimentalmente, a eficiência, mesmo que mínima da Pilha de

Limão, e da capacidade condutora dos ácidos componentes de seu suco, além da influência de diversos fatores, como dimensão e quantidades da fruta, e disposição em série ou em paralelo, que influíram substancialmente nos resultados.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

ROZENBERG, I.M. (2002), Química Geral, 1ª Ed. São Paulo: Editora Edgard Blücher LTDA.

GENTIL, Vicente (2011), Corrosão, 6ª Ed. São Paulo: LTC.

Hilaroad. Lemon Battery. Disponível em: <http://www.hilaroad.com/camp/projects/lemon/lemon_battery.html> Acesso em:

07/06/2011. Fabiano, Leandro, Mariel. PILHA DE LIMÃO. Disponível em:< http://www.fisica.ufpb.br/~pet/Experimentoteca/pilha_de_limao.htm > Acesso em:

07/06/2011.

ANEXO

Questionário:

A) Eºred= -0,76V ( Polo Negativo; Ânodo; Oxida)

Eºred= 0,34V ( Polo Positivo; Cátodo; Reduz)

Equação Global

→ Agente Oxidante

→ Agente Redutor

∆E = Ecátodo – Eânodo∆E = 0,34 – (- 0,76)∆E = 1,1 V

B) O valor da DDP inverte o sinal quando os conectores do voltímetro são

trocados. Isso ocorre porque inicialmente o conector vermelho é colocado no eletrodo anódico, o doador de elétrons, e o fio preto no eletrodo catódico, o receptor de elétrons. Esse é o sentido espontâneo da reação. Já quando isso é invertido, o valor da DDP observado no voltímetro inverte o sinal, uma vez que o sentido da medição da corrente elétrica foi trocado.

C) ∆E teórico = 1,1 V

∆E prático = 0,98 V

Erro = 1,1 – 0,98 100% ................. 1,1 VErro = 0,12 V x ................. 0,12 V

x = 10,9% de Ferro

D) Figura 1 - Ilustração de uma Pilha Convencional - A corrente elétrica flui do ânodo para o cátodo.

Figura 2 - Ilustração Representativa de uma Pilha de Limão e Voltímetro:

E) O LED exige aproximadamente 3V para ser aceso. Essa voltagem é adquirida com a diferença de potencial, ocasionada pela energia em trânsito no sistema de pilhas com limões, visto que o LED localiza-se como intermediário entre o metal anódico e o metal catódico. Como ocorre a transferência de elétrons entre eles, a passagem desses ocasiona o acendimento do LED, que exige, além de baixa voltagem, baixa amperagem, para que não seja queimado.