Celas Galvânicas (Pilha de Daniell)

Celas Galvânicas
(Pilha de Daniell)

John Frederic Daniell (1790-1845), químico criador da famosa pilha de Daniell
Em 1836, o químico e meteorologista inglês John Frederic Daniell (1790-1845) construiu uma pilha diferente da até então conhecida na época: a pilha de Alessandro Volta. Nesta pilha ele interligou dois eletrodos, que eram sistemas constituídos por um metal imerso em uma solução aquosa de um sal formado pelos cátions desse metal.
Um dos eletrodos, o eletrodo de cobre, era constituído de uma placa de cobre mergulhada em uma solução de sulfato de cobre (CuSO4). O outro eletrodo era o de zinco, constituído de uma placa de zinco mergulhada em uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4).
Esses dois eletrodos foram interligados por um circuito elétrico que continha uma lâmpada, pois se ela acendesse, indicaria o surgimento de uma corrente elétrica.
Será apresentado o raciocínio de Daniell, em linguagem atual. Sabe-se que os íons cobrem (II) reagem espontaneamente com o zinco metálico.

Trata-se de uma reação de óxido-redução em que o zinco sofre oxidação e os íons cobrem (II) sofrem redução:

O zinco sofreu oxidação: perdeu elétrons e seu número de oxidação aumentou.
O íon Cu2+ sofreu redução: recebeu elétrons e seu número de oxidação.
Em uma óxido-redução, a espécie que se oxida — o zinco, no caso — transfere elétrons para a que se reduz — os íons cobre (II), no caso. E se conseguirmos fazer com que essa transferência ocorra por meio de um fio metálico? Seria estabelecida uma corrente elétrica!
Para conseguir isso, considere uma placa de zinco mergulhada numa solução aquosa contendo 1,0 mol/L de íons zinco (de um sal solúvel de zinco como, por exemplo, sulfato de zinco, ZnSO4). Esse conjunto será denominado semicela (ou meia-cela) e será representado por .

Considere, também, uma placa de cobre mergulhada numa solução aquosa contendo 1,0 mol/L de íons cobre (II) (por exemplo, uma solução de sulfato de cobre (II), CuSO4). Essa semicela é