Corrente Eletrica

Objetivo

Ilustrar a produção de corrente elétrica por meio de reações químicas espontâneas. Estas reações químicas resultam na condução de íons livres através de um meio iônico. Isto pode ser chamado de produção de corrente por condução iônica e é a base de todas as pilhas conhecidas. A pilha que se mostra neste experimento é uma pilha semelhante a do tipo Daniel. Neste experimento um limão fará o papel de meio iônico (ácido, neste caso) fazendo contato entre os eletrodos.

Contexto

Corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas negativas/positivas em direção ao polo positivo/negativo. Dentre vários meios de produção de corrente elétrica podemos citar alguns, como: produção por indução eletromagnética (usado em usinas hidroelétricas), produção por reações químicas (usado nas pilhas e baterias), produção por descarga de capacitores (como as descargas de um raio) entre outras.

Idéia do Experimento

O experimento consiste em usar um limão como fonte de energia para um relógio digital de pulso. Esta bateria é constituída de dois eletrodos inseridos num limão, um de zinco e outro de cobre. O limão fará o papel de uma solução que geralmente é algum produto iônico, pois seu caráter iônico possibilita que íons livres se movimentem em seu interior. Neste caso particular, o meio será ácido, devido à grande concentração de ácido cítrico do limão. A este tipo de solução se dá o nome de solução condutora. A solução condutora é constituída de íons positivos e negativos. No caso do limão, dentre esses íons há uma grande concentração de íons H+.

Os eletrodos são dois pedaços de metais, que reagem quimicamente com a solução. Quando insere-se o eletrodo de cobre no limão, não há condições para uma reação química entre a placa de cobre e a solução. Quando insere-se o eletrodo de zinco no limão, os átomos de zinco da superfície têm uma forte tendência de se desligarem da placa e migrarem para o limão. Esta é uma propriedade do zinco.

Ao fechar-se o circuito elétrico, que é constituído da seguinte seqüência: (limão)-(placa de zinco)-(fio de conexão)-(relógio)-(fio de conexão)-(placa de cobre)-(limão), os elétrons livres na placa de zinco (que é a carga negativa), se dirigem pelo fio até a placa de cobre (que é o polo positivo, dado a diferença de potencial natural entre estes metais quando em contato). Então os átomos de zinco começam a migrar da placa para o suco do limão, perdendo dois elétrons cada um, que irão fazer parte da corrente elétrica. O resultado final é que os elétrons migram para o eletrodo de cobre e o zinco vai para a solução como íon Zn++.

Os átomos de cobre são neutros. Os elétrons migram para a placa de cobre a fim de reduzir os íons positivos na superfície do eletrodo, que na sua maioria são íons H+. A redução de 2 íons H+, dá origem a uma molécula H2 de gás hidrogênio.

A passagem de elétrons no sentido da placa de zinco para a placa de cobre é chamada corrente elétrica. A intensidade desta corrente elétrica vai depender exclusivamente da quantidade de íons do limão e da área superficial das placas. Quanto maior a área da placa de zinco dentro do limão, mais íons de zinco se formarão e e seus elétrons migrarão para o limão. Na placa de cobre, quanto maior a área de superfície, mais íons H+ poderão receber elétrons.

É importante que os elétrons cheguem aos íons H+, pois senão eles se concentram na placa de cobre. Isto criaria uma repulsão em relação aos elétrons que estão vindo da placa de zinco, cessando assim a corrente.

Tabela do Material

Item

Observações

Limão

O limão deve ser grande com bastante líquido interior e o mais ácido possível. Neste experimento foi usado o limão do tipo Taiti.

Plaqueta de cobre O cobre pode ser encontrado em casa de material elétrico ou casa de materiais para construção. O mais indicado é usar uma placa retangular de cobre. Porém, o cobre pode ser encontrado em forma de cano ou de fio.

Plaqueta de Zinco O zinco pode ser encontrado em casa de material elétrico. Neste experimento usamos um pedaço de calha (material usado pela construção civil para o escoamento da água da chuva do telhado para o chão). A calha é galvanizada, ou seja, é um metal recoberto por uma camada de zinco. Como a reação entre o zinco e o limão é superficial a calha é suficiente para a realização do experimento.

Fio de cobre para conexão O fio é do tipo comum, desde que seja fino para facilitar a conexão com o relógio

Relógio Digital

O relógio é do tipo digital. De preferência destes descartáveis, pois são mais baratos.

Montagem

O fio deve ter suas pontas desencapandas ou raspadas para poder fazer as conexões.

Faça um furo em cada placa metálica e em cada uma conecte um pedaço de fio.

Corte o limão transversalmente ao seu comprimento a mais ou menos 1/4 do seu comprimento a partir de uma das extremidades. A medida de 1/4 é aproximada. Na realidade, o corte deve ser feito de tal modo que propicie a inserção da maior área superficial possível de eletrodos.

Espeta-se no limão as placas paralelamente, não deixando que elas se toquem.

Encoste ou conecte as pontas dos fios que saem das placas nos polos