ÁREA: Ensino de Química
TÍTULO: Ensino de Eletroquímica: Proposta de experimentos envolvendo reações de Oxido-Redução
AUTORES: Agostinho, S.M.L. (INSTITUTO DE QUÍMICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO) ; Bertelli Ferraro, B. (ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO)
RESUMO: Reações de transferência de carga ocupam um lugar muito importante entre as
transformações químicas, com implicações nos setores industrial, social,
ambiental e econômico. Por esta razão, o ensino de eletroquímica deve ser
estimulado entre os estudantes de ensino médio e de graduação nas áreas de
exatas e da saúde.
Experimentos envolvendo reações de Oxido-Redução são propostos com os seguintes
objetivos: despertar nos estudantes o interesse pelas transformações de óxido-
redução; permitir, a partir da experimentação, que eles sejam capazes de
descrever as transformações químicas na forma de equações; ensinar-lhes, sempre
que possível, o emprego das equações iônicas quando íons (cátions e ânions) são
reagentes ou produtos; enfatizar a importância prática destes conhecimentos.
PALAVRAS CHAVES: Ensino de Eletroquímica; Reações de Oxido-Redução; Aula Experimental
INTRODUÇÃO: As transformações químicas de óxido-redução se destacam como processos difíceis
de serem descritos por muitos estudantes de ensino médio e de graduação. As
dificuldades se acentuam quando há necessidade de descrever estes processos,
quando envolvem íons, na forma de equação iônica, e mais ainda, quando os
estudantes são obrigados a separar o processo em semi-reações de redução e de
oxidação.
É importante enfatizar que a separação de uma equação de óxido-redução em
duas semi-equações, uma delas representando o processo de oxidação, e a outra o
processo de redução, se faz necessária por diferentes razões: a atuação do
oxidante e do redutor é independente; como decorrência, as semi-equações podem
ser generalizadas para descrever processos dos mais diversos, isto é, um mesmo
oxidante pode atuar sobre diferentes redutores e a sua ação ser descrita pela
mesma semi-equação, o mesmo aplicando-se para o redutor (ATKINS, 2008); o
conhecimento das semi-equações permite a determinação quantitativa de
propriedades termodinâmicas do sistema tais como os cálculos de potencial de
eletrodo, a determinação da espontaneidade da reação, cálculos de constantes de
equilíbrio (PILLA, 1979); o conhecimento destes processos de óxido-redução
separadamente através das semi-equações permite um melhor entendimento da
cinética dos processos de eletrodo (BRETT et al., 1996).
O objetivo do trabalho é propor experimentos envolvendo diferentes reações de
óxido-redução, dando ênfase às suas evidências, sua representação na forma de
semi-equações, a importância das suas generalizações e a aplicação prática das
mesmas.
MATERIAL E MÉTODOS: Experimentos:
I: Reação entre íons de Cu(II) e Zn metálico.
Reagentes: Solução de CuSO4 0,1 M e chapas finas de Zn metálico.
Material: Tubos de ensaio, palha de aço.
Método: Lixar as chapas. Colocar cerca de 2 mL da solução de CuSO4 no
tubo de ensaio. Fazer a imersão da chapa nesta solução. Observar e anotar;
descrever a transformação química na forma de semi-equações iônicas.
II: Reação entre Água e Magnésio metálico.
Reagentes: Água destilada, solução de indicador fenolftaleína e folhas de
Magnésio metálico.
Material: Tubos de ensaio, palha de aço.
Método: Lixar as folhas de magnésio. Colocar cerca de 5 mL da solução de água
destilada no tubo de ensaio. Fazer a imersão da folha de magnésio nesta solução.
Observar. Adicionar 3 a 5 gotas da solução de fenolftaleína e observar a
superfície do metal. Observar, anotar e descrever as transformações na forma de
semi-equações iônicas.
III: Oxidação do Alumínio
Reagentes: Solução aquosa de HCl 6,0 M , solução de NaOH 2,0 M, papel alumínio.
Material: Dois tubos de ensaio.
Método: Adicionar ao tubo de ensaio 1, 5 mL de solução de HCl e ao tubo 2, 5 mL
de NaOH. Cortar o alumínio em partes de 1 cm x 1 cm. Adicionar a cada tubo cerca
de 4 amostras. Observar e anotar. Descrever as transformações na forma de semi-
equações iônicas.
IV: Água Oxigenada, Redutora ou Oxidante?
Reagentes: Água oxigenada a 3 volumes, KMNO4 0,01 M , Solução aquosa
de ácido sulfúrico 1 M e KI 0,1 M.
Material: Dois Tubos de ensaio, frascos conta-gotas.
Método: Colocar no tubo de ensaio 1, 5 mL da solução de KMNO4.
Adicionar 5 gotas do ácido, e 15 gotas de água oxigenada. Observar, anotar e
descrever com semi-equações. Repetir o procedimento no tubo 2, substituindo o
permanganato e o ácido por KI.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Experimento 1:
Observa-se a formação de um depósito marrom-escuro sobre o zinco, referente à
deposição de cobre metálico finamente dividido, evidenciando a reação de oxido-
redução.
Importância: As semi-reações de oxidação e redução são gerais, isto é, quando o
zinco se oxidar a íon zinco, qualquer que seja o oxidante, a reação será a
mesma; o mesmo se aplica à redução do íon Cu(II).
Aplicação: construção da Pilha de Daniell.
Experimento 2:
A reação é lenta em pH 7, mas a presença da fenolftaleína mostra que o pH na
superfície do magnésio se eleva, surgindo a cor vermelha que caracteriza o
indicador em meio alcalino, evidenciando a redução da água a hidrogênio.
Importância: Mostrar que a água pode atuar como oxidante.
Aplicação: Utilização do magnésio na proteção catódica.
Experimento 3:
Observa-se que o alumínio reage nos dois meios, produzindo íons diferentes e
ambos solúveis.
Importância: Evidenciar o caráter anfótero do alumínio.
Aplicação: Versatilidade do alumínio para ser reciclado.
Experimento 4:
Verifica-se no tubo 1 que a solução de permanganato é descorada pela água
oxigenada, com liberação de gás e que no tubo 2, a solução de incolor passa a
castanho avermelhado, evidenciando no primeiro caso a redução do íon
permanganato e no segundo, a oxidação do iodeto.
Importância: A água oxigenada pode atuar como oxidante ou como redutora e é uma
substância não poluidora.
Aplicação: Verificar outras substâncias químicas que apresentem o mesmo
comportamento e o que elas têm em comum (a exemplo, o Cloro).
Semi-equações iônicas de cada experimento.
CONCLUSÕES: É possível, a partir de experimentos simples e de baixo custo, fornecer subsídios
para os estudantes de ensino médio e de graduação se familiarizarem com reações de
óxido-redução.
Os experimentos desenvolvidos, por serem ricos em conceitos, podem ser úteis em
disciplinas de química geral e de eletroquímica básica.
A relação estabelecida entre o experimento e a sua aplicabilidade pode promover o
interesse do estudante pela eletroquímica.
Experimentos desta natureza podem ser explorados em cursos de extensão para
professores de ensino médio, que venham a aplicá-los em suas aulas de laboratório.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: P. W. Atkins e J. de Paula, Físico-Química, 8a. ed., LTC, Rio de Janeiro, 2008.
L. PILLA - Físico-Química, Livros Técnicos e Científicos, Editora S/A, Rio de Janeiro, 1979.
Brett, A.M.; Brett, C.M.A. – Eletroquímica: Princípios, Métodos e Aplicações, Almedina, Coimbra, 1996.
