celulas galvanicas

© Valentim M B Nunes, 2003

ELECTROQUÍMICA E CORROSÃO
CÉLULAS GALVÂNICAS OU ELECTROQUÍMICAS
1. Revisão de reacções redox
Consideremos o seguinte dispositivo experimental, em que uma barra de zinco é colocada em contacto com uma solução contendo iões de Cu2+:

Barra de zinco

Solução de CuSO4

Depósito de Cu metálico

A reacção entre o zinco e os iões de cobre é espontânea:
Zn(s) + Cu2+(aq)

Zn2+(aq) + Cu(s)

Esta reacção ocorre directamente em solução, e envolve a transferência de electrões entre o zinco e os catiões de cobre (reacção redox).

2. Células galvânicas
Em condições normais, uma reacção redox ocorre quando há contacto entre o agente oxidante e o agente redutor. Contudo, esta reacção pode igualmente ocorrer “à distância” estabelecendo o contacto através de um fio condutor. Um dispositivo desse tipo designa-se por célula galvânica ou célula electroquímica.
Uma célula galvânica é um dispositivo que permite a conversão de energia química em energia eléctrica através de uma reacção redox espontânea que ocorre numa interface eléctrodo/solução. A figura seguinte representa uma célula típica: célula de Daniell:

Voltímetro

Eléctrodo de cobre (cátodo)

Eléctrodo de zinco (ânodo)

ponte salina

_

+

CuSO4(aq)
ZnSO4(aq)

No ânodo ocorre a seguinte semi-reacção de oxidação:
Zn (s)

Zn2+ (aq) + 2 e-

No cátodo ocorre a semi-reacção de redução:
Cu2+(aq) + 2 e-

Cu(s)

A ponte salina (junção electrolítica) contem uma solução aquosa de KCl ou NH4NO3
(sais contendo catiões e aniões com números de transporte semelhantes), e a sua função

é manter os iões de Cu2+ afastados do ânodo de zinco, evitando a transferência directa de electrões, e permitindo a migração de iões entre os dois compartimentos da célula, consequentemente “fechando” o circuito e originando a passagem de electrões pelos fios externos. Este dispositivo permite pois produzir electricidade a partir da reacção redox espontânea.
3.