AL 2.3 - Série eletroquímica

2ª Versão

 

Objetivo geral: Organizar uma série eletroquímica a partir de reações entre metais e soluções aquosas de sais contendo catiões de outros metais.

Nesta atividade laboratorial pretende-se dar resposta às seguintes questões-problema:

  • Qual o comportamento dos metais ferro, cobre, zinco e magnésio quando colocados em contacto com soluções aquosas de sais de ferro, cobre, zinco e magnésio?
  • Como ordenar estes quatro metais por ordem crescente de poder redutor?

 

Sugestões do Programa

Sugere‑se a utilização de quatro metais e soluções aquosas dos iões correspondentes, previamente preparadas. Os metais podem ser, por exemplo, ferro, cobre, zinco, chumbo e magnésio.

A atividade pode começar sugerindo aos alunos que façam previsões sobre se as soluções dos iões metálicos em estudo poderiam ser armazenadas em recipientes constituídos por qualquer um dos metais selecionados.

Os ensaios devem ser realizados em pequena escala e em condições controladas de temperatura e volume e concentração das soluções. Para o mesmo metal devem usar‑se dimensões e formas idênticas.

 

Metas específicas e transversais

Metas específicas a atingir com a AL

1. Interpretar e realizar procedimentos que, em pequena escala e controlando variáveis, permitam construir uma série eletroquímica.

2. Interpretar as reações de oxidação‑redução que podem ocorrer e escrever as correspondentes equações químicas.

3. Comparar, a partir de resultados experimentais, o poder redutor de alguns metais e elaborar uma série eletroquímica.

 

Metas transversais

Aprendizagem do tipo processual:

  • Operacionalizar o controlo de uma variável.

 

Aprendizagem do tipo conceptual:

  • Identificar  o objetivo de um trabalho prático.

  • Identificar o referencial teórico no qual se baseia o procedimento utilizado num trabalho prático, incluindo regras de segurança específicas.

  • Descrever o procedimento que permite dar resposta ao objetivo de um trabalho prático.

  • Conceber  um procedimento capaz de validar uma dada hipótese, ou estabelecer relações entre variáveis, e decidir sobre as variáveis a controlar.

  • Conceber uma tabela de registo de dados adequada ao procedimento.

  • Avaliar a credibilidade  de um resultado experimental, confrontando‑o com previsões do modelo teórico, e discutir os seus limites de validade.

  • Generalizar interpretações  baseadas em resultados experimentais para explicar outros fenómenos que tenham o mesmo fundamento teórico.

 

Exploração da AL

De seguida, apresentam‑se as propostas de resolução das questões pré e pós‑laboratoriais, bem como um possível conjunto de dados acompanhado do respetivo tratamento e conclusões/reflexões.

 

Questões pré‑laboratoriais

1. A figura pretende representar uma placa de alumínio mergulhada numa solução de sulfato de cobre (II). Verifica-se a deposição de uma camada acastanhada sobre a placa metálica. 

1.1. A partir dos resultados observados podemos afirmar que:

(A) O alumínio oxidou-se e o catião cobre (II) reduziu-se.

(B) O alumínio é o agente oxidante e o catião cobre (II) o agente redutor.

(C) O cobre tem maior poder redutor do que o alumínio.

(D) Durante a reação, o cobre perde eletrões e o alumínio ganha eletrões.

1.2. Escreva as semiequações de oxidação e de redução.

1.3. Escreva a equação química que traduz a reação ocorrida

1.4. Indique os pares conjugados de oxidação-redução que intervêm nesta reação.

2. Faça previsões sobre a resposta às questões-problema.

3. Sugira uma planificação da AL a implementar de forma a dar resposta às questões-problema. Enumere as regras de segurança a ter em conta durante a execução da atividade e identifique as variáveis a controlar.

4. Discuta a sua planificação com o(a) professor(a) e com o grupo-turma e altere/adapte, se necessário, a sua proposta.

 

Proposta de execução da AL

Material e equipamento por grupo de trabalho

• Caneta marcadora de plástico ou etiquetas

• Placa de microanálise

• Pipetas de Pasteur

• Luvas

• Amostras de metais:

- ferro

- magnésio

- cobre

- zinco

• Soluções aquosas de concentração 1 mol dm-3 de:

- nitrato de ferro(II)

- nitrato de magnésio

- nitrato de cobre(II)

- nitrato de zinco

 

Observações:

• Os pequenos pedaços de cada metal devem ter as mesmas dimensões.

• As soluções aquosas de nitratos podem ser substituídas por sulfatos ou cloretos desses metais.

O que de facto importa são os catiões dos metais presentes nessas soluções.

• O Programa sugere também a possibilidade de utilização do metal chumbo.

 

Procedimento experimental

1. Identificar, usando o marcador (ou etiquetas). cada fila de cavidades da placa de microanálise com os símbolos químicos dos metais e cada coluna com os símbolos dos iões metálicos de forma que cada amostra de metal em estudo possa estar em contacto com as três soluções de outros catiões metálicos.

2. Colocar, em cada fila, uma amostra de cada metal nas cavidades necessárias.

3. Usando pipetas de Pasteur. colocar nas cavidades, que contêm os metais, igual volume de solução aquosa dos diferentes iões metálicos.

4. Esperar cerca de 30 minutos e anotar as observações numa tabela elaborada para o efeito.

 

Registo de observações

  • Elabore uma tabela adequada aos registos de dados e faça o registo dos mesmos.

Conclusões

  • Interprete em que condições ocorreram as reações observadas e escreva as respetivas equações químicas. Apresente a resposta às questões-problemas.

Reflexões

  • Confronte as suas previsões com as observações e conclusões obtidas.
  • Sugira propostas fundamentadas de melhoria/alterações do protocolo que lhe permitiriam tirar conclusões controlando com maior eficácia todas as variáveis.

A partir do registo de observações e conclusões conseguiu‑se verificar uma concordância com as previsões.

Para observar mais rapidamente a ocorrência (ou não) de reações químicas, poderia‑se ter usado soluções mais concentradas dos catiões metálicos em estudo.

 

Comunicação de resultados/conclusões e reflexões

  • Apresente as suas conclusões e reflexões ao grupo-turma.

 

Questões pós-laboratoriais

Muitas reações de oxidação-redução são comuns na vida diária e nas funções vitais básicas, como o fogo, a ferrugem. o apodrecimento das frutas, a respiração e a fotossíntese.

Soluções de nitrato de ferro(II) são usadas por joalheiros e metalúrgicos na gravação de objetos em prata ou ligas de prata.

1. Com base nos resultados obtidos nesta AL, indique o(s) tipo(s) de recipiente(s) metálico(s) que se poderá(ão) usar numa indústria para armazenar uma solução de nitrato de ferro(II).

(A) Zinco.

(B) Cobre.

(C) Magnésio.

2. As latas de conserva de alimentos são feitas de ferro revestido de estanho.

Apresente uma justificação para o uso do estanho no revestimento da lata.

- Comece por fazer uma previsão sobre a comparação dos poderes redutores do estanho e do ferro.

- Confronte a sua previsão com a ordenação verdadeira dos poderes redutores destes metais consultando a série de eletroquímica.

Contactos

© Triplex