Mercúrio batendo coração - Mercury beating heart
O batimento cardíaco de mercúrio é uma reação redox eletroquímica entre os elementos mercúrio , ferro e cromo. A reação faz com que uma bolha de mercúrio na água oscile.
A reação observável demonstra um efeito de uma dupla camada elétrica não homogênea . Geralmente é usado como demonstração em sala de aula.
O experimento
No experimento, uma gota de mercúrio é colocada em um vidro de relógio , imersa em um eletrólito , como ácido sulfúrico, que contém um agente oxidante , como peróxido de hidrogênio , permanganato de potássio ou dicromato de potássio. A ponta de um prego de ferro é posicionada quase tocando o mercúrio. Se a posição da ponta da unha estiver correta, a bolha de mercúrio começa a oscilar, mudando de forma.
A explicação
Em uma variação, acredita-se que o mecanismo seja o seguinte: O dicromato oxida o mercúrio, formando uma camada de óxido de mercúrio. No processo, o dicromato é reduzido ao íon cromo (III). A camada oxidada no mercúrio reduz a tensão superficial da bolha e a bolha se achata ao entrar em contato com o prego de ferro. Em seguida, o sulfato de mercúrio oxida o ferro em íon ferro (II) e, no processo, é reduzido a mercúrio metálico. Uma vez que não há mais camada de óxido na bolha de mercúrio, a tensão superficial aumenta e a bolha arredondada e perde o contato com a unha, para reiniciar o processo.
A reação final é que o dicromato oxida o ferro. Esta reação favorável conduz as oxidações / reduções do mercúrio e as oscilações na forma. Quando o dicromato é totalmente reduzido, a reação para.
Pode haver outros mecanismos envolvidos, no entanto. Lin et al. parecem relatar que as oscilações ocorrem sem a presença do agente oxidante, embora o mercúrio não pareça obter uma camada oxidante sobre ele e as oscilações sejam muito mais fracas.
Uma dupla camada elétrica se forma entre a superfície da gota de mercúrio e a solução eletrolítica. Em repouso, essa camada é uniforme. Quando a ponta do ferro é introduzida, uma reação redox começa na qual o ferro é oxidado ao íon férrico . Ao mesmo tempo, o reagente de oxidação é gasto, por exemplo, quando o peróxido de hidrogênio juntamente com os íons de hidrônio são reduzidos a água. Como a oxidação ocorre apenas nas proximidades da ponta e o processo de redução cobre toda a superfície da gota, a tensão superficial não é mais homogênea, resultando em oscilações.
Embora essa reação seja mediada por mudanças na tensão superficial, é muito semelhante em mecanismo a outros osciladores químicos, como a reação de Belousov-Zhabotinsky , que tem várias reações redox intermediárias impulsionadas pela oxidação do malato pelo bromo.
História
O coração batendo de mercúrio foi observado pela primeira vez no ano de 1800 por Alessandro Volta e William Henry . O fenômeno químico na forma mais conhecida hoje foi descrito pela primeira vez pelo químico alemão Friedlieb Ferdinand Runge , o descobridor da cafeína .
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