Pilha eletroquímica
Diariamente usamos pilhas e baterias em brinquedos, aparelhos eletrônicos, carros, etc. Mas como esses dispositivos funcionam? Nesse artigo vamos entender o funcionamento de uma pilha eletroquímica através do modelo formulado por Daniell, também conhecida por pilha de Daniell.
Se perguntarmos a uma criança para que serve uma pilha a resposta provavelmente seria simples: para alguma coisa funcionar. Mas o que isso significa?
Fazer funcionar significa fornecer energia elétrica a um equipamento para este desempenhar a sua função. Alguns equipamentos adquirem energia elétrica ligando-os na tomada outros através de pilhas e baterias, que podem ser recarregáveis ou não.
A primeira pilha foi idealizada por Alessandro Volta (1745-1827). No entanto o tal protótipo utilizava soluções ácidas que produziam gases tóxicos. Frederic Daniell (1790-1845) aprimorou o dispositivo utilizando soluções salinas.
Conceito
Uma pilha tem a capacidade de transformar energia química em energia elétrica através de um fluxo de elétrons promovido por uma reação de oxirredução espontânea. O fenômeno inverso onde a energia elétrica é convertida em energia química é conhecido por eletrólise.
A pilha de Daniell
Para uma pilha funcionar ela deve ser formada por dois eletrodos.
No caso da pilha de Daniell um eletrodo é formado pelo conjunto de uma placa de zinco metálico com uma solução que contenha os íons zinco (solução aquosa de sulfato de zinco – ZnSO4).
O outro eletrodo é formado pelo conjunto da placa de cobre metálico com uma solução de íons cobre dissolvidos (sulfato de cobre – CuSO4).
Os dois eletrodos dever estar interligados por um fio metálico para possibilitar a transferência de elétrons, ou seja, a energia elétrica produzida pela pilha.
Se a pilha estiver funcionando adequadamente e colocarmos uma lâmpada conectada a esse fio, ela acenderá.
Em cada eletrodo ocorrerá a reação de redução ou de oxidação, a que chamamos de semi-reações. Ao somarmos as duas semi-reações chegamos à reação global.
No ânodo temos a oxidação do zinco que doa elétrons para os íons cobre sofrerem redução no outro eletrodo. Com isso serão formados cátions de zinco no ânodo e cobre metálico no cátodo.
Visualmente podemos observar a corrosão da placa de zinco e o depósito de cobre na placa metálica.
Ponte salina
Ponte salina é um tubo de vidro em formato de U preenchido com uma solução salina diluída em uma mistura gelatinosa.
Nas extremidades coloca-se um material poroso para evitar a saída da solução sem interromper o trânsito de íons.
A solução deve conter um sal solúvel como cloreto de potássio (KCl) ou nitrato de amônio (NH4NO3). A ponte salina é necessária para equilibrar as espécies iônicas nas soluções dos eletrodos.
Após um período de funcionamento da pilha de Daniell (ponte salina preenchida com cloreto de potássio), haverá um aumento de íons zinco no ânodo e uma diminuição de íons cobre no cátodo.
Para manter a neutralidade elétrica os íons cloreto (Cl–), migrarão para a solução de zinco e os íons potássio (K+) para o eletrodo do cobre.
Representação da pilha
Existe uma notação específica para representar a reação que ocorre em uma pilha.
Inicialmente colocamos as espécies do ânodo e depois as espécies do cátodo separadas por //. Segue a representação da pilha de Daniell:
Zn/Zn2+ // Cu2+/Cu
