Pilha é qualquer dispositivo no qual uma reação de oxirredução espontânea produz corrente elétrica.

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1 PILHAS Pilha é qualquer dispositivo no qual uma reação de oxirredução espontânea produz corrente elétrica. Bateria são várias pilhas ligadas em série. Como funciona uma pilha? Considerando a reação espontânea de oxi-redução : Zn + CuSO 4 ZnSO 4 + Cu Que na forma iônica fica : Znº + Cu 2+ Zn 2+ + Cu Dividindo a reação em duas partes : Znº Zn e - semi-reação de oxidação Cu e - Cuº semi-reação de redução Os elétrons perdidos pelo zinco são os mesmos recebidos pelo cobre,assim quando realizamos as semi-reações de oxidação e redução em compartimentos separados, os elétrons migrarão por um fio da semi-reação de oxidação(ânodo) para a semireação de redução(cátodo) gerando uma corrente elétrica (eletricidade) ânodo e - e - e - e - e - e - cátodo Alguns termos importantes Cátodo é o eletrodo no qual há redução (ganho de elétrons). 49

2 Ânodo é o eletrodo no qual há oxidação (perda de elétrons). Pólo negativo da pilha : É o eletrodo de onde saem os elétrons. Pólo positivo da pilha : É o eletrodo para onde os elétrons vão. Os elétrons saem do ânodo (pólo negativo) e entram no cátodo (pólo positivo) da pilha. Pilha de Daniell A pilha de Daniell (também chamada de célula de Daniell) é uma pilha constituída de eletrodos de cobre e zinco interligados e respectivamente imersos em solução de Cu 2+ e Zn 2+. Foi inventada pelo britânico John Frederic Daniell. No eletrodo de Zn ocorre a seguinte reação: No eletrodo de Cu ocorre a seguinte reação: 50

3 Reação Global: Pela reação global, percebe-se que a placa de Zn sofre corrosão e ainda ocorre um aumento da concentração de Zn 2+ na solução. No eletrodo de cobre, íons Cu 2+ recebem os elétrons cedidos pelo Zn e se transformam em Cu, que é depositado na placa de Cu, diminuindo a concentração de Cu 2+ na solução. Para manter o equilíbrio elétrico de cargas positivas e negativas na solução, íons Zn 2+ migram para o eletrodo de Cu e íons Cu 2+ migram para o eletrodo de Zn, através da ponte salina. Representação de uma pilha convencionada pela IUPAC Ânodo/Solução do ânodo//solução do cátodo/cátodo Para a representação ficar compleda deve-se indicar a temperatura, a pressão e a concentração das soluções. Representação da pilha de Daniell Zn/Zn 2+ //Cu 2+ /Cu Representação Simples Zn/Zn 2+ (1mol/L)//Cu 2+ (1mol/L)/Cu (25ºC e 1 atm) Representação completa Eletrodo padrão Eletrodo padrão é aquele no qual as concentrações das substâncias em solução é igual a 1 mol/l e a temperatura é de 25 C. 51

4 No caso de um gás participar do eletrodo, sua pressão deve ser igual a 1 atm. Potencial padrão do eletrodo É um valor relativo, em volt, atribuído a um eletrodo padrão para indicar a sua tendência de ganhar (potencial de redução) ou sua tendência de perder (potencial de oxidação) elétrons quando em contato com outro eletrodo. O eletrodo padrão do hidrogênio é utilizado como referência para os cálculos dos potenciais de todos os eletrodos. Por convenção, o potencial padrão de redução e o potencial padrão de oxidação do eletrodo de hidrogênio serão iguais a zero 2H + + 2e - H 2 E 0 red = 0 (convenção) A IUPAC eliminou o termo potencial de oxidação. Sempre deve ser usada a expressão potencial de redução. A medida do potencial padrão de redução de um dado eletrodo padrão é feita medindo-se a ddp de uma pilha padrão na qual uma das semipilhas é um eletrodo padrão de hidrogênio e a outra é o eletrodo padrão cujo E 0 red se quer medir. Cálculo do ddp ou fem Eº de uma pilha Como a pilha é um gerador ideal (resistância interna igual a zero) o valor da diferença de potencial (ddp) será o mesmo da força eletromotriz(fem). A ddp ou a fem serão também chamadas de variação do potencial padrão do eletrodo ( Eº) Eº = Eº red (oxidante) Eº red (redutor) 52

5 *Lembrando : Redutor é a espécie que ganha e oxidante a que perde elétron no processo. É bom lembrar que : Quanto maior for o E 0 red, mais fácil será a redução e mais forte será o oxidante. Quanto menor for o E 0 red, mais difícil será a redução e mais fraco será o oxidante. Quanto maior for o E 0 red, mais difícil será a oxidação e mais fraco será o redutor. Quanto menor for o E 0 red, mais fácil será a oxidação e mais forte será o redutor. fluxo de elétrons MENOR E 0 red reação espontânea ( Eº < 0) fluxo de elétrons reação não-espontânea ( Eº > 0) MAIOR E 0 red Pilha seca ou Pilha de Leclanché A pilha de Leclanché também chamada de pilha seca ou pilha comum, foi inventada em 1866 pelo engenheiro francês George Leclanché ( ). A pilha de Leclanché é a precursora das modernas pilhas secas de uso tão diversificado. Dão voltagem de 1,5V, e são extensivamente usadas em lanternas, rádios portáteis, gravadores, brinquedos, flashes e outras. A pilha de Leclanché é formada por um cilindro de zinco metálico, que funciona como ânodo, separado das demais espécies químicas presentes na pilha por um papel poroso. O cátodo é o eletrodo central. Este consiste de grafite coberto por uma camada de dióxido de manganês, carvão em pó e uma pasta úmida contendo cloreto de amônio e cloreto de zinco. Esta pilha tem caráter ácido, devido a presença de cloreto de amônio. A expressão pilha seca é apenas uma designação comercial que foi criada há muitos anos para diferenciar este tipo de pilha (revolucionário na época) das pilhas até então conhecidas, que utilizavam recipientes com soluções aquosas, como a pilha de Daniell. 53