Eletroquímica - Pilhas (Pilha de Daniell)

      A eletroquímica estuda o aproveitamento prático do fenômeno de tranferência de elétrons em reações de oxi-redução. A converção de energia química em energia elétrica em um processo espotâneo, denominado pilha ou célula galvânica. Como os processos de aproveitamento da energia química das reações de oxi-redução em energia elétrica ja estão bem avançados, os pesquisadores estão voltados nos processos de corrosão. A transformação de ferro em ferrugem é uma pilha, pois é uma reação espontânea de transferência de elétrons. A industria inevste muito alto para que se possa minimizar os processos de corrosão. Imagine um fábrica de grande porte ficar parada por causa de um cano que enferrujou. 

      Para entendermos o funcionamento de uma pilha temos que saber como se da o processo de transferência de elétrons. Átomo ou íon que doa elétrons, ou seja, aumenta seu número de oxidação, portanto sofre oxidação: é chamado de agente redutor. Átomo ou íon que recebe elétrons, ou seja, diminui seu número de oxidação, portanto sofre redução: é denominado agente oxidante. Para acontecer reação entre dois metais é nescessário que exista um diferença de potencial, um tenha tendência de oxidar e o outro de reduzir. 

     

A pilha de Daniell é um dispositivo que usa essa diferença de potencial para gerar corrente elétrica.      O Ânodo de uma pilha é de onde saem os elétrons(polo negativo), logo será aquele metal com maior potencial de Oxidação. Ânodo ￫ Oxidação. Observe que Ânodo começa com vogal e Oxidação também. "Vogal vogal"

     O Cátodo da pilha é onde chegam os elétrons (polo positivo), portanto será o metal com menor potencial de oxidação ou o maior potencial de redução. Cátodo ￫ Redução. Observe que Cátodo e Redução começam com consoante. "Consoante consoante"

 Ânodo(-): onde ocorre oxidação. O metal está mergulhado numa solução do seu sal. Na figura o metal é o zinco, a solução deve conter íons Zn²+, nesse caso sulfato de zinco. 

• A semi-reação de oxidação é: Zn ￫ Zn2+ + 2e-. 

   O eletrodo de zinco vai sendo consumido. Com isso, a solução a qual ele está mergulhado vai ficando rica em íons positivos. Cátodo(+): onde ocorre redução. O metal também deve estar mergulhado na solução de seu sal. O metal é o cobre, logo a solução deve conter íons Cu²+, nesse caso sulfato de cobre. 

• A semi reação de redução é: Cu²⁺ + 2e- ￫ Cu. 

    Irá se depositar cobre no eletrodo. Com isso, a solução a qual ele estar mergulhada irá diminuir o número de íons positivos. 

 Para manter em equilíbrio os íons da solução coloca-se a ponte salina. A ponte salina é um tubo em "U" cheio de um sal qualquer como: KBr (K+ BR-). A solução onde ta mergulhado o zinco aumenta o número de cátions, logo irá migra da ponte ânios Br-. Já na solução onde ta mergulhado o cobre diminui o número de cátions, logo irá migra da ponte salina íons K+. 

•  A reação global da pilha é: Zn + Cu²+ ￫ Zn²+ + Cu. 

      A força eletromotriz da pilha fem ou ∆E ( variação no potencial da pilha), é expressa em volts V, e pode ser calculada: ∆E° = E°maior. - E°menor 

   Para a pilha de Daniell temos: 

        Zn²+ / Zn E° = - 0,76 V

        Cu²+ / Cu E° = + 0,36 V

        ∆E° = +0,36 - (-0,76) 

        ∆E° = + 0,36 + 0,76

        ∆E° = + 1,12 V

Lembrando que E é o potencial de redução ou de oxidação inerente a cada metal, que pode ser pesquisada em tabelas. Esse E é calculado tomando como referência o eletrodo de hidrogênio, a 25 ºC e 1 atm.