Solo produtor de energia

SOLO E A DDP (Diferença de Potencial)

Materiais: 

- 3 recipientes plásticos  

- Solo úmido 

- 4 fios com pontas tipo jacaré  

- 3 pregos galvanizados (zinco) 

- 3 moedas de 5 centavos (cobre) 

- Um relógio digital pequeno ou voltímetro 

Procedimento: 

Distribua bastante solo em cada um dos três potes, em seguida, coloque um prego e uma moeda, bem separados em cada um dos potes de forma intercalada, se possível lixe os eletrodos (prego e moeda).  

Conecte o primeiro fio ao relógio e ao prego do primeiro pote, depois conecte o segundo fio na moeda do primeiro pote e no prego do segundo pote, o terceiro fio ligue a moeda do segundo pote ao prego do terceiro pote, com o quarto fio, feche o circuito conectando-o à moeda do terceiro pote e ao relógio novamente. 

Fatores de discussão: 

Partindo de um solo genérico, cerca de 45% é constituído de minerais, 25% de água, 25% de ar atmosférico e 5% de matéria orgânica. Esses metais aparecem no solo de forma iônica (vide troca iônica capítulo 8 do Brady), isso acontece por causa da água, caracterizando uma espécie de solução. 

Sendo assim, podemos classificar o solo como um condutor eletrolítico que são soluções de ácidos, bases ou sais contidos na água. Os íons tanto positivos chamados de cátions (Ag+ , Mg2+ , Fe3+ são exemplos),  quanto os negativo chamados de ânions (HPO32- ,Cl- , NO3- são exemplos) vão transportar as cargas e percorrerão sentidos opostos, esses movimentos da dissolução iônica dos compostos  que é a formadora da corrente elétrica, íons positivos indo para o polo negativo e íons negativos indo para o polo positivo.  

Portanto, ao realizar esse experimento é como se tivéssemos fazendo uma famosa pilha de Daniels, pois há os íons Zn2+ e Cu2+ no solo, os outros íons figuram como uma espécie de ponte salina e os metais 0 (zero), ou seja, na forma não iônica, são os respectivos ânodo e cátodo da reação. 

Dois metais diferentes mergulhados em uma solução (condutor eletrolítico) produzem uma corrente graças a Diferença de Potencial (DDP), cada metal tem um potencial tabelado em que o hidrogênio é o padrão. Essa é uma clássica reação de oxirredução, Zn0 oxida para Zn2+ (polo negativo, ânodo) e o Cu2+ reduz para Cu0 (polo positivo, cátodo). 

Semi-reações: 

 

Uma célula dessa já é o suficiente para gerar eletricidade, em torno de 1V pois:  

Zn2+ (aq) + 2e- → Zn (s)     -0,76  

Cu2+ (aq) + 2e- → Cu (s)    +0,34 

ΔE° = 0,34 - (-0,76) = 1V 

 Mas no procedimento recomendamos três célula em série, isso na verdade, aumenta as tensões, que são somadas. Logo o que seria 1V com um pote, com três potes teremos uma pilha de 3V. Observação importante é a intercalação dos eletrodos pois a não intercalação diminuirá a tensão da pilha, é como se o potencial do eletrodo não intercalado subtraísse no potencial total da pilha.

Material produzido por:

Adriano Paulo Aparecido Pereira de Oliveira

Aluno PUB do Instituto de Química da Universidade de São Paulo

Referências: 

BRADY, N.C.; WEIL, R.R. Elementos da natureza e propriedades dos solos. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2013.  

ATKINS, Peter W.; JONES, Loretta. Princípios de Química: questionando a vida moderna o meio ambiente. 3 ed. Guanabara Koogan, 2006. 

J. C. Kotz, P. M. Treichel, G. C. Weaver, Química Geral e Reações Químicas, 6a ed., trad. F. M. Vichi, S. A. Visconte, Cengage Learning, São Paulo, 2010. 

A. Burrows, J. Holman, A. Parsons, G. Pilling, G. Price, Química3, Introdução à química inorgânica, orgânica e físico-química, trad. E. C. da Silva, J. C. Afonso, M. A. F. Faria, O. E. Barcia, LTC, Rio de Janeiro, 2012, vols. 1 e 2. 

Tabela de Potenciais-Padrão de Redução IQ / UFRJ link: http://www.dqi.iq.ufrj.br/tabela_de_potenciais.pdf Acesso em: dez. 2017. 

Feira de Ciências link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala12/12_23.asp Acesso em: dez. 2017.