Pilhas

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Pilhas

Pilha é um dispositivo que utiliza reações de óxido-redução para converter energia química em energia elétrica. A reação química utilizada será sempre espontânea.
Nesse dispositivo, têm-se dois eletrodos que são constituídos geralmente de metais diferentes, que fornecem a superfície na qual ocorrem as reações de oxidação e redução. Esses eletrodos são postos em doiscompartimentos separados, imersos por sua vez em um meio contendo íons em concentrações conhecidas e separados por uma placa ou membrana porosa, podendo ser composta por argila não-vitrificada, porcelana ou outros materiais. As duas metades desta célula eletroquímica são chamadas de compartimentos e têm por finalidade separar os dois reagentes participantes da reação de óxido-redução; do contrário, oselétrons seriam transferidos diretamente do agente redutor para o agente oxidante.
Finalmente, os dois eletrodos são conectados por um circuito elétrico, localizado fora da célula, denominado circuito externo, garantindo o fluxo de elétrons entre os eletrodos. Na pilha, os elétrons fluem do ânodo para o cátodo.



Mecanismos

Para entender-se os processos químicos envolvidos,estabeleceremos as reações químicas da pilha de Volta e de Daniell.
Sendo cátodo o eletrodo positivo, e sendo o eletrodo onde ocorre a redução, tem-se ganho de elétrons. Logo, sendo o ânodo o eletrodo negativo, é onde ocorre oxidação, tendo perda de elétrons.
As semi-equações das reações que ocorrem:
Cu2+ + 2 e- → Cu(s)


o íon cobre (Cu2+) da solução é reduzido pelos doiselétrons, por 2 e-, que são providos pela corrente elétrica.
Zn(s) → Zn2+ + 2 e-


o zinco metálico é oxidado, formando íon zinco (Zn2+) e há a liberação de dois elétrons, 2 e-. Estes elétrons liberados serão os responsáveis pela geração da corrente elétrica do sistema (no caso, a pilha).
Cu2+ + 2 e- → Cu0
Zn0 → Zn2+ + 2 e-
______________________
Zn0 + Cu2+ → Zn2+ +Cu0


Com o prosseguimento da reação, ocorrerá formação de cobre metálico, que se deposita no eletrodo de cobre, em sua superfície, enquanto o eletrodo de zinco é corroído, pois o zinco estará se transformando em íons que passarão para a solução de sulfato de zinco.
A pilha de Daniell pode ser escrita por:
Zn0 + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu0
ou, de uma forma mais esquemática, que podeser adaptada à diversas pilhas, com diversos eletrodos metálicos:
Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu
onde, || representa a ponte salina.
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➢ Cátodo e ânodo

• Ânodo: elétrodo para onde se dirigem os ânions ou, alternativamente, onde se formam cátions. Nesse elétrodo sempre ocorre corrosão, com conseqüente perda de massa, e sempre ocorre oxidaçãodos ânions ou, alternativamente a formação dos cátions a partir do metal do elétrodo (quando então tem-se também uma oxidação).




• Cátodo: elétrodo para onde se dirigem os cátions. Nesse elétrodo ocorre sempre depósito, e também redução dos cátions.
➢ Tipos e Definiçoes de Pilhas

As pilhas podem ser divididas e subdivididas em:

• Pilhas Eletrolíticas.
• PilhasGalvânicas.
• Pilhas Ativas – Passivas.
• Pilhas de Ação Local.
• Pilhas de Concentração.
• Pilhas de Oxigenação Diferencial.
• Pilhas de Temperatura Diferente.



Definição e exemplificação dos tipos de pilhas

• Pilhas Eletrolíticas são pilhas nas quais as diferenças de potencial é proveniente de uma fonte de energia externa, não sendo necessário que oseletrodos sejam diferentes em sua natureza química. O metal funciona como ânodo em uma pilha é rapidamente oxidado, e o metal que funciona como cátodo fica protegido pela energia externa aplicada. Exemplo de Pilha Eletrolítica são as formadas graças as correntes de fuga de sistemas de tração elétrica.




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• Pilha Galvânica é o tipo de pilha de corrosão que ocorre quando dois...
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