Baterias de chumbo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBA - UFPB CENTRO DE CIENCIAS EXATAS E DA NATUREZA-CCEN DEPARTAMENTO DE QUIMICA Disciplina: Físico-Química II Professora: Claudia Braga

BATERIAS DE CHUMBO
ALUNO: RONALDO DA SILVA PONTES João Pessoa-PB, 31/07/2009

Baterias de Chumbo

Baterias de Chumbo
►A

bateria de chumbo-ácido foi inventada por Gaston Planté em 1860 (Planté, 1860), período que remontaaos primórdios das células galvânicas. ► Ela é usada como bateria de arranque e iluminação em automóveis, como fontes alternativas em no breaks, em sistemas de tração para veículos e máquinas elétricas, etc.

Composição básica da bateria
►A

composição básica da bateria é essencialmente, chumbo, ácido sulfúrico e materiais plásticos. O chumbo está presente na forma de chumbo metálico, ligasde chumbo, bióxido de chumbo e sulfato de chumbo. O ácido sulfúrico se encontra na forma de solução aquosa com Concentrações variando de 27% a 37% em volume.

Tipos de baterias


Existem várias baterias no mercado com a mesma voltagem e amperagem, porem de tipos diferentes, basicamente se refere ao tipo de funcionamento: Selada: Não requer manutenção, segundo o fabricante a água da bateriadura por toda a vida útil sem a necessidade de recarga, esta vida útil normalmente chega a 4 anos se a bateria for bem cuidada. Nestas baterias o processo químico para produzir eletricidade consome uma quantidade insignificante de água. O problema é que em alguns casos de sobrecarga a água desaparece da bateria e acaba inutilizando a mesma, não existe uma forma de recarregar ou verificar o nível daágua. Não selada: Requer manutenção, o nível da água deve ser verificado pelo menos uma vez por ano, se o nível da água estiver sempre completo a bateria pode durar tanto quanto uma bateria selada bem cuidada. Estas baterias o processo químico para produzir eletricidade consome água e por este motivo deve ser verificado e completado. A desvantagem fica por conta de ser mais uma coisa a serverificada na hora da manutenção.





Célula chumbo-ácido


O anodo é chumbo, o catodo é o óxido de chumbo (PbO2) e o eletrólito, solução de ácido sulfúrico. A tensão da célula é cerca de 2 V e é desnecessário dizer que sua maior aplicação é no ramo automotivo, normalmente agrupada em 6 para formar a bateria de 12 V. Na construção mais comum, anodo e catodo são placas retangulares planas,dispostas e interligadas alternadamente, com separadores de material poroso não condutor para evitar contato elétrico direto. O conjunto fica no interior de uma cuba, submerso no eletrólito de solução de ácido sulfúrico. Conforme figura abaixo:





Reações


A reação global (para a descarga) é Pb(s) + PbO2(s) + 2 H2SO4(aq) → 2 PbSO4(s) + 2 H2O(l)



Separando os íons do ácido,pode-se escrever: Pb(s) + PbO2(s) + 2 SO42-(aq) + 4 H+ → 2 PbSO4(s) + 2 H2O(l) E, de forma similar à da célula básica, consideram-se as trocas de elétrons em cada pólo durante a descarga. Ver figura.



Para o eletrodo negativo (anodo), tem-se: Pb(s) + SO42- (aq) → PbSO4(s) + 2 e− E para o eletrodo positivo (catodo), PbO2(s) + SO42- (aq) + 4 H+ + 2 e− → PbSO4(s) + 2 H2O(l).

► ►



Àmedida que é usada, a concentração de ácido sulfúrico diminui e aumenta a concentração de sulfato de chumbo. A célula chumbo-ácido é recarregável. Provavelmente, uma das razões para isso é o fato de o produto da descarga (sulfato de chumbo) ser insolúvel no eletrólito e permanecer junto dos eletrodos (em geral, nas células não recarregáveis, os produtos se perdem por serem gases ou se precipitam noeletrólito). Uma vez descarregada, total ou parcialmente, uma fonte externa de energia elétrica, aplicada conforme Figura , reverte as reações anteriores, regenerando o chumbo e o óxido de chumbo dos eletrodos e o ácido sulfúrico do eletrólito. A reação global (para a recarga) é :

2 PbSO4(s) + 2 H2O(l) → Pb(s) + PbO2(s) + 4 H++ 2 SO42-(aq)

Cuidados com a recarga


O processo de...
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