Contextualização

Introdução

A Equação de Nernst é um tópico vital na Química e descreve a relação entre a voltagem (ou potencial de célula) de uma célula eletroquímica, a temperatura e os íons presentes. Ela foi nomeada após o físico e químico alemão, Walther Nernst, que a desenvolveu no final do século XIX.

A Equação de Nernst é a base teórica para a compreensão de uma ampla gama de processos eletroquímicos, desde a geração de eletricidade em baterias até a geração de impulsos elétricos em neurônios. Sua compreensão profunda fornece o alicerce necessário para a manipulação de diversas tecnologias e para a compreensão de muitos fenômenos biológicos.

Quimicamente falando, a equação de Nernst quantifica o efeito da concentração de íons nas células eletroquímicas, fornecendo informações valiosas sobre o equilíbrio químico numa célula. Ao calcular a voltagem de uma célula eletroquímica em condições não padrão, a equação de Nernst ajuda os químicos a preverem reações eletroquímicas.

Contextualização

No mundo real, a Equação de Nernst é uma ferramenta essencial em campos como bioquímica, medicina, engenharia e muitos outros. Na medicina, por exemplo, ela é usada para entender como as células nervosas geram sinais elétricos - um processo conhecido como potencial de ação - o que é fundamental para entender o funcionamento do sistema nervoso.

Na engenharia, a equação é usada para calcular a eficiência das baterias e prever seu desempenho ao longo do tempo. Na bioquímica, a equação de Nernst é usada para entender o transporte de íons através de membranas celulares, o que é essencial para a vida celular.

Este projeto tem como objetivo explorar e compreender a aplicação da equação de Nernst na vida real, usando a criação de uma bateria de limão como estudo de caso. A compreensão desse processo abrirá a porta para a compreensão de muitos outros fenômenos eletroquímicos e despertará a paixão pela química.

Atividade Prática

Título da Atividade: "Bateria de Limão: Um estudo com a Equação de Nernst"

Objetivo do Projeto

O objetivo deste projeto é aplicar a equação de Nernst ao criar uma bateria de limão e calcular a voltagem produzida por ela. Esta atividade irá ilustrar a relação entre a voltagem, a temperatura e os íons presentes em uma célula eletroquímica.

Descrição da Atividade

Os alunos serão divididos em grupos de 3 a 5 pessoas. Para este projeto, vocês deverão criar uma bateria de limão, medir a voltagem produzida, alterar a concentração dos íons variando a quantidade de limão, e então usar a equação de Nernst para prever a voltagem teórica. Vocês observarão como a mudança na concentração dos íons afeta o potencial elétrico e farão uma comparação entre os valores medidos e calculados.

Materiais Necessários

1. Limões
2. Placas de Cobre
3. Pregos de Zinco
4. Multímetro
5. Fios com garras jacaré nas extremidades

Passo a passo

1. Conecte a placa de cobre ao prego de zinco com um fio. Este será o circuito da sua bateria de limão.

2. Insira a placa de cobre e o prego de zinco em um limão. O cobre serve como cátodo (onde ocorre a redução) e o zinco como ânodo (onde ocorre a oxidação).

3. Use o multímetro para medir a voltagem produzida pela bateria de limão. Anote esta voltagem.

4. Remova uma parte do limão e substitua-o por outro limão, alterando assim a quantidade de suco e a concentração dos íons.

5. Meça a voltagem novamente e observe como ela muda quando a concentração dos íons varia.

6. Utilize a equação de Nernst para calcular a voltagem teórica que a bateria de limão deveria produzir nas condições que você acabou de medir.

7. Compare os valores medidos e calculados.

8. Repita o processo diversas vezes, variando a quantidade de limão.

Entregas do Projeto

Após a conclusão da parte prática do projeto, sua equipe deve elaborar um relatório detalhado descrevendo o experimento e suas conclusões. O relatório deve ter os seguintes tópicos:

1. Introdução

Contextualize o tema, sua relevância e aplicação no mundo real. Descreva também os objetivos do projeto.

2. Desenvolvimento

Aqui, descreva a teoria por trás do experimento, explicando o que é a equação de Nernst e como ela se aplica ao experimento. Em seguida, descreva a atividade em detalhes. Indique a metodologia usada (como você fez o experimento, passo a passo) e apresente e discuta os seus resultados.

3. Conclusões

Baseado nos seus resultados, conclua o trabalho retomando seus pontos principais, pontuando os aprendizados obtidos e conclua sobre o seu projeto.

4. Bibliografia

Indique as fontes que utilizou para trabalhar no projeto como livros, páginas da web, vídeos, etc.

Lembrando que todos esses itens devem compor um relatório formal que será entregue ao final do projeto.

A entrega final deste projeto deve ser um relatório detalhado escrito por cada grupo, com uma discussão aprofundada da teoria envolvida, procedimentos empregados, resultados obtidos e as conclusões derivadas desses resultados. Certifique-se de que as referências estão bem citadas e que a entrega segue a estrutura proposta.