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Química
idade: 17 – 19

Pilha de moedas elétrica

Durante muitos anos, Luigi Galvani e Alessandro Volta tiveram uma disputa acadêmica sobre eletricidade. Para a nossa sorte, eles basearam a sua admirável troca de argumentos em evidência experimental. Como resultado, ambos os dois fizeram importantes contribuições à ciência. Volta, por exemplo, argumentou a sua teoria inventando a bateria!

Em apenas uns minutos, os seus alunos vão construir suas próprias pilhas de Volta. E você vai adorar ver a sua emoção quando a pilha de moedas gere a eletricidade necessária para acender um LED.

Tópicos e objetivos

Entender como gera eletricidade uma bateria.

Moedas de cobre
Arruelas galvanizadas
Papel
Vinagre
LED vermelho
Prato de plástico
Preparação

Para poupar tempo que pode ser usado para coisas mais importantes, é aconselhável preparar um pacote para cada grupo com 7 moedas de cobre, 5 arruelas revestidas com zinco, pelo menos 5 pedaços de papel mais ou menos do tamanho das moedas e um LED.

Antes de distribuir o material, explique aos alunos com um desenho ou mostrando as fotos acima como montar a pilha e como testar a "bateria" com um LED.

Tarefa dos alunos

Molhe os pedaços de papel com umas gotas de vinagre. Para construir uma célula da bateria, comece com uma base de moedas de cobre, depois um pedaço de papel molhado e por último uma arruela galvanizada. Empilhe 4 ou 5 células: moeda - papel - arruela - moeda - papel... - arruela. Depois, segure o terminal mais longo do LED tocando as moedas da base e o mais curto tocando a arruela no topo da pilha.

1) De onde vem a energia que gera a corrente elétrica e faz como que o LED acenda?

Conclusões

Se as moedas, os papeis e as arruelas estão empilhados corretamente, o LED ilumina suavemente com uma pilha de 4 células y mais intensamente com 5 células.

A energia, que o LED transforma em luz, vem de uma oxirredução. Podemos entender a reação como uma "troca" de elétrons entre o zinco, que prefere ser íons Zn2+ em solução (vinagre nesse experimento) e os íons Cu2+ na camada de óxido na moeda, que preferem ser simplesmente cobre sem carga. O zinco da arruela "oxida-se"

Zn → Zn2+ + 2e-

enquanto os íons de cobre no óxido de cobre se "reduzem" em cobre

Cu2+ + 2e- → 2Cu

Depois de todo o óxido de cobre ter sido reduzido, a reação continua com a redução de íons de hidrogênio, gerando gás hidrogênio:

2H+ + 2e- → H2

Essas reações acontecem perto da superfície da moeda e da arruela. Onde tem uma moeda sobre uma arruela, os elétrons "excedentes" da arruela podem propagar-se facilmente para a moeda e, assim, gera-se um potencial elétrico. Ao conectar a arruela do topo com as moedas na base, o circuito elétrico fecha-se e todos os pares de redox que desejem podem trocar elétrons.

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