Células electroquímicas

A electroquímica é o ramo da química que trata da interconversão da energia eléctrica em energia química.
Os processos electroquímicos são reacções redox (oxidação-redução) nas quais a energia libertada é convertida em energia eléctrica.(1)
Nas reacções redox ocorre transferência de electrões de uma espécie para outra espécie. A espécie que cede electrões é designada de redutora e a espécie que recebe electrões é designada de oxidante.

Red1 → Ox1 + ne¯ (semi-reação de oxidação)
Ox2 + ne¯ → Red2 (semi-reação de redução)

A combinação destas duas semi-reacções resulta numa reacção redox completa:

Red1 + Ox2 → Ox1 + Red2

A transferência dos electrões pode ser feita por colisão directa entre as duas espécies ou por transferência a longa distância. A colisão directa dá-se quando os reagentes são misturados no mesmo recipiente. Na transferência a longa distância, as espécies encontram-se fisicamente separadas. Para completar o circuito eléctrico, as soluções têm de ser ligadas entre si por um meio condutor através do qual os catiões e aniões se possam mover de um compartimento para o outro, como uma ponte salina. A ponte salina é um tubo em U invertido, constituído por um electrólito inerte (como KCl ou NH4NO3), que une as duas semi-células de modo a manter a electroneutralidade. Diz-se que a reacção se dá numa célula ou pilha electroquímica. A semi-reacção de oxidação tem lugar no ânodo e a semi-reacção de redução no cátodo.
No decorrer da reacção redox global, os electrões fluem no circuito exterior, através do fio condutor e do voltímetro ligado entre as duas semi-pilhas, na direcção do ânodo para o cátodo. A força electromotriz da célula, ou seja, a diferença de potencial medida entre os dois eléctrodos em “circuito aberto”, é a medida quantitativa da tendência para a reacção global da célula se dar.

A equação de Nerst descreve quantitivamente o potencial de uma célula e as concentrações electrolíticas.
A voltagem de uma célula electroquímica,