Corrente Elétrica

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 o vinagre 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.

Ideia do Experimento

O experimento consiste em usar vinagre como fonte de energia para um relógio digital de pulso. Esta bateria é constituída de dois eletrodos mergulhados em vinagre, um de zinco e outro de cobre. O vinagre 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 acético do vinagre. 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 vinagre, dentre esses íons há uma grande concentração de íons H+.
Os eletrodos são dois pedaços de metais, que reagem quimicamente com a solução. Quando mergulha-se o eletrodo de cobre na solução condutora, não há condições para uma reação química entre a placa de cobre e a solução. Quando mergulha-se o eletrodo de zinco na solução condutora, os átomos de zinco da superfície têm uma forte tendência de se desligarem da placa e migrarem para o vinagre. Esta é uma propriedade do zinco.
Ao fechar-se o circuito elétrico, que é constituído da seguinte seqüência: (solução)-(placa de zinco)-(fio de conexão)-(relógio)-(fio de conexão)-(placa de cobre)-(solução), 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 a solução, 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 da solução e da área superficial das placas. Quanto maior a área da placa de zinco mergulhada na solução, mais íons de zinco se formarão e e seus elétrons migrarão para o eletrodo de cobre.  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
Recipiente para a pilha	Este recipiente não pode ser condutor de eletricidade. Use copos plásticos, como por exemplo, ou copos ou canecas para crianças. Ou utilize potes plásticos, como os de doce, compotas, etc.
Plaqueta de cobre	O cobre pode ser encontrado em casa de material elétrico. A plaqueta de cobre pode ser obtida a partir de canos ou serpentinas de cobre, encontrados em casas de construção e de refrigeração.
Plaqueta de Zinco	O zinco pode ser encontrado em casa de material elétrico. Pode ser usado um pedaço de calha (metal usado para escoar a água da chuva do telhado para o chão). A calha é galvanizada, ou seja, é recoberta por uma camada de zinco. O uso de calha é mais recomendado. Além de dar bons resultados é mais fácil de se conseguir do que o zinco puro nas casas de materiais elétricos. Retalhos de calha podem ser obtidos como sobras de casas em construção ou em reforma.
Vinagre comum
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 de cobre para as conexões, pode-se conseguir desencapando as extremidades de fios elétricos comuns com isolamento plástico, ou raspando-se o esmalte de fios de cobre esmaltados.
• Faça um furo em cada placa metálica e em cada uma conecte um pedaço de fio de cobre fino;
• Posicione as placas em pé, paralelamente dentro do copo.
• Preencha todo o espaço interior do copo até pouco antes do furo e dos fios, ali conectados, com o vinagre.
• Encoste ou conecte as pontas dos fios que saem das placas nos polos positivo e negativo do relógio digital. Nesta parte da montagem é preciso testar a relação das polaridades, pois na maioria das vezes, os relógios não informam qual é o polo positivo ou o negativo. De qualquer forma, pode-se inverter a ordem dos contatos, caso a primeira tentativa falhe.

Comentários

• É preciso respeitar a polaridade, para que o relógio reaja à corrente elétrica, ou seja se a polaridade estiver invertida, o relógio não acenderá seu mostrador.
• O funcionamento do experimento está diretamente ligado à:
• Qualidade das placas utilizadas.
• qualidade da camada de zinco e cobre das placas;
• oxidação e sujeira são resistivos à passagem de elétrons;
• Qualidade do relógio escolhido.
• nem todos os relógios funcionam com a mesma corrente ou tensão. Caso o relógio escolhido necessitar de mais corrente ou tensão do que o sistema está oferecendo, será preciso aumentar a capacidade da pilha de vinagre;
• a intensidade da corrente elétrica está diretamente ligada à área das placas. Então, caso seja necessário aumentar a capacidade da pilha de vinagre, comece tentando aumentar as áreas (área mergulhada na solução) das placas.
• Se não for possível aumentar as áreas úteis das placas, pode-se optar por fazer uma associação de pilhas, ou seja conectar duas ou mais pilhas de vinagre em série. Para construir uma associação de duas pilhas de vinagre por exemplo, é preciso dois recipientes com vinagre, duas placas de cobre, duas placas de zinco e três pedaços de fio elétrico. Proceda da seguinte maneira: mergulhe uma placa de zinco e uma de cobre em cada um dos recipientes. Conecte com um pedaço de fio a placa de zinco de um recipiente com a placa de cobre do outro. Assim, um dos recipientes terá uma placa de zinco sobrando e o outro uma placa de cobre. Em cada uma destas placas, conecte um pedaço de fio. E por fim conecte as extremidades livres dos fios ao relógio.
• Não é fácil fazer a conexão dos fios de cobre que saem das placas ao relógio, pois os contatos do relógio são extremamente pequenos. Neste aspecto, pode-se optar por pedir ajuda a um colega, para que ele fique encostando os fios manualmente nos contatos. Outra possibilidade é pedir ajuda a alguém para que solde um pedaço de fio em cada contato do relógio. Assim você ficará com um dispositivo fixo. Uma última sugestão é comprar agarras próprias, que serão conectadas nos fios, para agarrarem os pequenos contatos dos relógios. Esta agarra é conhecida como "jacaré" e é encontrada em lojas de material elétrico ou autoelétricos.

Esquema Geral de Montagem:

Elisandra Bezerra