Guia do Professor. Olá Professor(a)! Este Guia tem por finalidade ajudar você a conduzir as atividades propostas para o estudo da Eletrólise!

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1 Olá Professor(a)! Este Guia tem por finalidade ajudar você a conduzir as atividades propostas para o estudo da Eletrólise! O vídeo Eletrólise faz parte do Programa A Química nossa de cada dia, Foi produzido pela Universidade Federal Fluminense, no Projeto Condigital, com apoio da Fundação Nacional de Desenvolvimento da Educação Ministério da Educação e Cultura Ministério da Ciência e Tecnologia. Módulo Reações de Oxi-redução - Eletrólise Área de Aprendizagem: Química Público-alvo: 2 o ano do Ensino Médio 1

2 Professor(a), o Programa A Química nossa de cada dia produzido pela Universidade Federal Fluminense, consta de doze vídeos. No vídeo intitulado Eletrólise a eletroquímica será tratada de forma simples, interessante e ligada a fatos cotidianos. Assim, este guia tem a finalidade de ajuda-lo a conduzir este assunto em sua sala de aula. Você poderá segui-lo integral ou parcialmente. Lembre-se, que a sua formação e experiência serão os fatores determinantes de sua ação. Introdução: A eletrólise pode ser definida como a reação de oxi-redução que é provocada pela corrente elétrica. Através dela o aspecto de uma peça qualquer pode tornar-se mais belo, nobre e valioso, podendo-se também produzir importantes substâncias como, cloro, hidróxido de sódio, hidrogênio, dentre outras. A eletrólise de soluções de sais como cloreto de sódio, iodeto de potássio e nitrato de chumbo utilizando eletrodos inertes ou ativos, podem ser utilizadas numa abordagem dinâmica para mostrar processos de obtenção de diversas substâncias de interesse como soda cáustica (NaOH), cloro (Cl 2 ), hidrogênio (H 2 ), etc, além de ser uma forma bastante interessante de mostrar os conceitos de acidez, basicidade e ph, estudar o fenômeno da cor associado a substâncias indicadoras ácido-base e a espontaneidade das reações redox. Objetivos: 1- Conhecer as reações de oxi-redução e sua aplicação no cotidiano; 2- Estudar os potenciais de redução e reconhecer quando as reações de oxi-redução ocorrem espontaneamente ou não; 3- Verificar a diferença entre um processo de produção de energia (pilha) e eletrólise; 4- Observar a reações catódicas e anódicas de alguns processos eletrolíticos; 2

3 5- Identificar os produtos obtidos nas eletrólises de alguns sais, ácidos ou bases; 6- Observar os eletrodos inertes e os ativos. Pré-requisitos de conhecimento: Conhecer as reações de oxi-redução; Conhecer a Tabela de Potenciais de Redução; Identificar agentes oxidantes e agentes redutores; Reconhecer a espontaneidade de uma reação de oxi-redução; Entender a diferença entre uma cela eletrolítica e uma pilha. Tempo previsto para a atividade: Professor(a), você poderá usar duas aulas de 50 minutos: uma para o vídeo e uma para as atividades complementares propostas! Requerimentos técnicos: Para a exibição do vídeo poderá ser utilizado um computador ou um aparelho de DVD conectado a uma Televisão ou a um Datashow. ATIVIDADE DE APOIO: VÍDEO 3

4 Professor(a), o vídeo desenvolvido tem uma duração de 12 minutos e sua principal finalidade é mostrar eletrólises de diversos sais realizadas com eletrodos inertes e ativos. Preparação para a atividade: Professor(a), o vídeo produzido tem a finalidade de mostrar que as reações de oxi-redução estão presentes em nosso cotidiano. Neste caso, escolhemos a eletrólise como exemplo deste tipo de reação. É importante que você conheça as concepções prévias de seus alunos sobre este tema, para isso promova uma discussão geral sobre o assunto. Esta discussão poderá acontecer antes ou depois da realização da atividade. É claro, que o momento mais oportuno para isto acontecer depende de você. Antes de iniciar o vídeo, você pode solicitar a seus alunos que tenham lápis e papel em mãos para anotarem as possíveis dúvidas que possam surgir. Crie um ambiente tranquilo e peça a seus alunos que prestem bastante atenção. Durante a atividade: Para um melhor aproveitamento desta atividade é necessário silêncio absoluto, para que se ouça detalhes da narrativa. Se necessário, veja novamente. Professor(a), após a exibição do vídeo estimule seus alunos a comentarem sobre o assunto. Faça perguntas provocativas, preste muita atenção nas dúvidas que podem surgir! 4

5 Avaliação Após a execução do vídeo, avalie a participação de seus alunos. Promova uma discussão geral ou peça aos alunos que escrevam uma pequena dissertação sobre o assunto. Atividades Complementares Atividade 1 - Pesquisa: Se possível, divida a turma em dois grandes grupos e peça aos alunos de cada grupo que façam uma pesquisa sobre: GRUPO 1: A importância da Galvanoplastia; GRUPO 2: A importância da eletrólise na produção de substâncias químicas; Atividade 2 - Experimentos: Mudança de cor de indicadores e a eletrólise Objetivo Nestes experimentos procura-se estimular a aprendizagem de eletrólise, através da elaboração de ensaios, os quais poderão ser associados ao estudo de cores dos diversos indicadores utilizados na química analítica. 5

6 Materiais e Reagentes Bateria de 9V; Placa de Petri com = 15 cm; Eletrodos de Grafite; Preparo do eletrodo de grafite: Enrole em uma das extremidades de um bastão de grafite, com aproximadamente 7 cm de comprimento, um fio de cobre n o 16 (1mm 2 ) com 20 cm de comprimento e desencapado em ambas as extremidades, dê 3 voltas, isole-o com um pedaço de espaguete 1. Soluções: - Iodeto de Potássio 0,5 mol/l acrescida de 2,0 ml de solução alcoólica de fenolftaleína 1%p/v. - Cloreto de sódio 1,0 mol/l em extrato de repolho roxo (aquecer cerca de 10g de folhas de repolho roxo picadas em 200 ml de água até a ebulição, deixar esfriar e filtrar; em 150 ml deste extrato adicionar 8,8g de cloreto de sódio); - Cloreto de sódio 1,0 mol/l acrescida de 2,0 ml da solução indicadora Vermelho Neutro + Bromotimol 1:1; - Cloreto de sódio 1,0 mol/l acrescida de 2,0 ml da solução indicadora de Azul de bromofenol; Procedimento (a) Em uma placa de Petri, adicionar 150 ml da solução aquosa a ser eletrolisada; (b) Introduzir os eletrodos de carbono ligados a uma fonte de 9V; (c) Ligar a fonte; (d) Observar. 1 material isolante para fios, vendido em casas de materiais elétricos. 6

7 Resultados Eletrólise do Iodeto de Potássio: Reações: Anodo: 2I - (aq) I 2(g) + 2e - ε o = -0,53V Catodo: 2 H 2 O (l) + 2e - H 2(g) + 2OH - (aq) ε o = -0,83V Em poucos segundos vemos a formação de bolhas de gás (H 2 ) evoluindo na superfície de um dos eletrodos (catodo) e o aparecimento de uma mancha rósea, evidenciando a reação de redução do íon hidrogênio da água, tendo como produtos o gás hidrogênio e a hidroxila, a qual reage com a fenolftaleína formando a coloração rósea. Em torno do outro eletrodo (anodo) surge uma mancha castanha, devido a reação de oxidação do iodeto a iodo. Figura 01: Evolução da eletrólise da Solução de Iodeto de Potássio Eletrólise do Cloreto de sódio Reações: Anodo: 2Cl - (aq) Cl 2(g) + 2e - ε o = -1,36V Catodo: 2 H 2 O (l) + 2e - H 2(g) + 2OH - (aq) ε o = -0,83V 7

8 (a) Com extrato de repolho roxo Ao utilizarmos o extrato de repolho-roxo, observamos inicialmente uma coloração violeta, após ligarmos a fonte, em torno do anodo há o aparecimento de uma coloração rosa (ph 2,0) e no catodo a solução há o aparecimento de uma coloração verde (ph 13). Figura 02: Evolução da eletrólise da Solução de Cloreto de Sódio com Repolho Roxo (b) Com solução indicadora de Vermelho Neutro + Bromotimol 1:1 Utilizando como indicador ácido-base a solução de indicador misto vermelho neutro + azul de bromotimol, observamos inicialmente uma coloração vermelha, após ligarmos a fonte, em torno do anodo há o aparecimento de uma coloração azul esverdeado e em torno do catodo a coloração vermelha vai esmaecendo. Figura 03: Evolução da eletrólise da Solução de Cloreto de Sódio com Vermelho Neutro + Bromotimol 1:1 8

9 (c) Com solução indicadora de Bromofenol Utilizando como indicador ácido-base o azul de bromofenol, a solução inicialmente tem uma coloração violeta (ph=7,0), ao ligarmos a fonte observa-se a evolução de gases nos dois eletrodos. Em torno do anodo vai surgindo uma coloração amarela devido a mudança do ph, o qual fica em torno de 2,0, enquanto que no catodo a coloração permanece violeta, porém o ph fica em torno de 13. Desta forma, podemos identificar os produtos da eletrólise da solução de cloreto de sódio, isto é, no anodo foi produzido o gás cloro e no catodo o gás hidrogênio. Figura 04: Evolução da eletrólise da Solução de Cloreto de Sódio com Bromofenol Obs 1 : A eletrólise do iodeto de potássio só deve ser realizada se em sua escola existir um laboratório para que se possa ao final recuperar o iodo obtido. A solução obtida após a eletrólise da solução de cloreto de sódio deve se neutralizada antes de ser despejada na pia. Sugestão: Se a turma for grande, realize as eletrólises em cima de um retroprojetor, lembrando-se de protegê-lo com uma transparência, deste modo toda a reação será observada por todos ao mesmo tempo. Atividade 3: Áudio e Vídeos 9

10 Sugere-se também como atividade complementar ouvir o áudio intitulado Ah, se eu tivesse estudado..., que faz parte do Programa A Química entre nós e os vídeos do Programa A Química nossa de cada dia intitulados: A Química da Corrosão e Pilhas no Cotidiano, produzidos pela Universidade Federal Fluminense. Bibliografia consultada ATKINS, P. W.; JONES.L.L. Princípios de Química. Porto Alegre: Bookman, EBBING, D. D. Química Geral. 5 a ed. Volume 1. Rio de Janeiro: LTC Editora, KOTZ, J. C.; PURCELL, K.F. Química & Reações Químicas. 4 a ed., Volume 2, Rio de Janeiro: LTC Editora, Para estudos complementares MACHADO, P. F. L.; MÓL, G. S. Experimentando Química com segurança. Química Nova na Escola, n o 27, 57-60, (acesso online através do site: 10

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