Pilhas e Pilha de Daniell

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Pilhas

As diferentes pilhas que encontramos no mercado têm todas o mesmo princípio de funcionamento: transformam energia química em elétrica, por meio de reações com transferência de elétrons.

A pilha também é denominada célula galvânica e fornece energia ao sistema somente até que a reação química se esgote.

Seu funcionamento se baseia em transferência de elétrons de um metal que tem a tendência de ceder elétrons para um que tem a tendência de ganhar elétrons, ou seja, ocorrem reações de oxidorredução. Essa transferência é feita por meio de um fio condutor.

Para entendermos como isso se dá, vejamos a reação de oxidorredução que ocorre entre o zinco e o cobre e como isso pode ser utilizado para gerar uma pilha:

Se colocarmos uma placa de zinco em uma solução de sulfato de zinco (ZnSO₄), estaremos constituindo um eletrodo de zinco. Da mesma maneira, se colocarmos uma placa de cobre em uma solução de sulfato de cobre (CuSO₄), teremos um eletrodo de cobre.

Como o zinco é mais reativo que o cobre, ele tem a tendência de doar elétrons para o cobre. Assim, se ligarmos esses dois eletrodos por meio de um fio condutor externo, ocorrerá a transferência dos elétrons e consequentemente a passagem de corrente elétrica. Isso é visível, pois, depois de um tempo, notamos que a lâmina de cobre teve um aumento em sua massa, enquanto que a de zinco sofreu corrosão.

Os elétrons, por apresentarem carga negativa, migram do eletrodo negativo, denominado ânodo; para o positivo, que recebe o nome de cátodo. Assim, temos a reação global dessa pilha em particular:

Semirreação do ânodo:            Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2 e-
Semirreação do cátodo:               Cu2+(aq) + 2e- →Cu(s)___________
Reação global da pilha:            Zn (s) +  Cu2+(aq)→ Zn2+ (aq) + Cu(s)

A notação química correta de uma pilha baseia-se na seguinte regra por convenção mundial:

Ânodo // Cátodo

Oxidação // redução

Assim, nesse casso, temos:

Zn / Zn²⁺ // Cu²⁺ //Cu_(s)

Isso mostra que esse dispositivo é uma pilha, pois a partir de uma reação espontânea de oxidorredução ele produziu corrente elétrica. Essa pilha é chamada de Pilha de Daniell, por ter sido construída em 1836, pelo químico e meteorologista inglês John Frederic Daniell (1790-1845).

Hoje existe uma diversidade de pilhas que podem variar em diferentes aspectos. Porém, as pilhas mais comuns são as secas, que não utilizam soluções aquosas como as da Pilha de Daniell; mas que funcionam baseadas no mesmo princípio: a transferência de elétrons do ânodo para o cátodo. A seguir temos a representação esquemática da composição de uma pilha seca ácida:

Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça

http://www.alunosonline.com.br/quimica/pilhas.html

Pilha de Daniell (pilha eletroquímica)

Por Luiz Molina Luz

As primeiras aplicações importantes da eletricidade provieram do aperfeiçoamento das pilhas voltaicas  originais pelo cientistae professor inglês John Daniell, em 1836.

Pilhas eletroquímicas são sistemas que produzem corrente contínua  e baseiam-se nas diferentes tendências para ceder e receber elétrons das espécies químicas.

A pilha de Daniell é constituída de uma placa de Zinco (Zn) em uma solução de ZnSO₄ e uma placa de Cobre (Cu) em uma solução de CuSO₄. As duas soluções são ligadas por uma ponte salina, ou por uma parede porosa.

Sentido dos elétrons

Os elétrons circulam do eletrodo de maior potencial de oxidação para o de menor potencial de oxidação. No caso da pilha de Daniell os elétrons vão do zinco para o cobre.

Pólos da pilha

Pólo positivo – o de menor potencial de oxidação – Cu.

Pólo negativo – o de maior potencial de oxidação – Zn.

Cátodo e Ânodo

Cátodo – placa de menor potencial de oxidação – Cu. Onde ocorre redução.

Ânodo – placa de maior potencial de oxidação – Zn. Onde ocorre oxidação.

Variação de massa nas placas

Placa de maior potencial de oxidação – diminui – Zn.

Placa de menor potencial de oxidação – aumenta – Cu.

Equação global da pilha

Zn_(s) + Cu_(aq)⁺² → Zn_(aq)⁺² + Cu

A pilha de Daniell é representada pela seguinte notação:

Zn°/Zn²⁺//Cu²⁺/Cu°

Ânodo - Ponte Salina ( // ) - Cátodo

Ponte salina

A parede porosa (de porcelana, por exemplo) tem por função manter constante a concentração de íons positivos e negativos, durante o funcionamento da pilha. Ela permite a passagem de cátions em excesso em direção ao cátodo e também a passagem dos ânions em direção ao ânodo. Atravessando a parede porosa, os íons em constante migração estabelecem o circuito interno da pilha.

¹Atkins, P.W. Jones, L.L. Principio de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, Ed. Bookman, 2001

http://www.infoescola.com/quimica/pilha-de-daniell-pilha-eletroquimica/