- O que \u00e9 pilha e como funciona<\/li>
- Componentes da pilha e representa\u00e7\u00e3o das rea\u00e7\u00f5es<\/li>
- Tipos e exemplos de pilhas qu\u00edmicas: Volta, Daniell, Leclant\u00e9 e Alcalina<\/li>
- Equa\u00e7\u00e3o global<\/li>
- C\u00e1lculo de ddp<\/li><\/ol>\n\n\n\n
- Estudando para as provas?<\/strong> Conhe\u00e7a O <\/a>melhor<\/a><\/strong> Simulado do Brasil!<\/a> Ele pode ser personalizado com as mat\u00e9rias que voc\u00ea mais precisa!<\/li><\/ul>\n\n\n\n
O que \u00e9 pilha e como funciona? (Conceito)<\/h2>\n\n\n\n
A Pilha \u00e9 um<\/strong> dispositivo <\/strong>em que acontece a produ\u00e7\u00e3o de <\/strong>corrente el\u00e9trica<\/a> a partir da energia qu\u00edmica<\/a>. \u00c9 por meio de uma rea\u00e7\u00e3o de oxidorredu\u00e7\u00e3o<\/strong> que conseguimos fazer isso, na qual um dos reagentes perde <\/strong>el\u00e9trons (oxida<\/strong>) e outro ganha <\/strong>el\u00e9trons (reduz<\/strong>).<\/p>\n\n\n\n
N\u00e3o entendeu nada? Calma que vamos explicar com detalhes mais para frente. Apenas lembre-se que a pilha tamb\u00e9m pode ser chamada de c\u00e9lula galv\u00e2nica <\/strong>e que o movimento de el\u00e9trons<\/strong> \u00e9 que produz a corrente<\/strong>. <\/p>\n\n\n\n
Elas receberam esse nome<\/strong> porque a primeira pilha a ser criada era formada por discos de zinco e cobre empilhados<\/strong> de forma intercalada, formando uma grande coluna. O inventor foi Alessandro Volta, em 1800. Veremos mais detalhes adiante<\/strong>!<\/p>\n\n\n\n
Nas pilhas, a oxirredu\u00e7\u00e3o ocorre de forma espont\u00e2nea<\/strong>, por isso \u00e9 bem eficiente. O sistema fornece energia at\u00e9 que a rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica se esgote <\/strong>e \u00e9 a\u00ed que dizemos \u201ca pilha acabou\u201d.<\/strong><\/p>\n\n\n\n
Representa\u00e7\u00e3o das rea\u00e7\u00f5es de oxirredu\u00e7\u00e3o<\/h3>\n\n\n\n
As rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas<\/strong> s\u00e3o um conjunto de a\u00e7\u00f5es que acontecem entre duas ou mais subst\u00e2ncias. Elas formam diferentes compostos qu\u00edmicos e podemos representar isso com uma <\/strong>equa\u00e7\u00e3o<\/a>.<\/p>\n\n\n\n
Os Reagentes<\/strong> s\u00e3o as subst\u00e2ncias que sofrem as mudan\u00e7as e aparecem no primeiro membro da equa\u00e7\u00e3o (lado esquerdo). Os Produtos <\/strong>s\u00e3o as subst\u00e2ncias formadas e aparecem no segundo membro (lado direito).<\/p>\n\n\n\n
Como estamos falando em pilha e oxirredu\u00e7\u00e3o<\/strong>, podemos representar assim:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
- Oxida\u00e7\u00e3o<\/strong>: o elemento (X) perde el\u00e9tron<\/strong> (e-), ent\u00e3o se transforma em um c\u00e1tion <\/a>(X+).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
X \u2192 X+ + e-<\/p>\n\n\n\n
- Redu\u00e7\u00e3o<\/strong>: o elemento (Y) ganha el\u00e9tron<\/strong> (e-), ent\u00e3o se transforma em um \u00e2nion<\/a> (Y-).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Y + e- \u2192 Y-<\/p>\n\n\n\n
Como \u00e9 feita a pilha? Componentes b\u00e1sicos e funcionamento<\/h3>\n\n\n\n
As pilhas s\u00e3o sempre formadas por dois eletrodos<\/strong> (placas) e um eletr\u00f3lito <\/strong>(solu\u00e7\u00e3o<\/a>): <\/p>\n\n\n\n
- \u00c2nodo<\/strong>: \u00e9 o eletrodo negativo<\/strong>, onde ocorre a rea\u00e7\u00e3o de oxida\u00e7\u00e3o <\/strong>(perda de el\u00e9tron).<\/li>
- C\u00e1todo<\/strong>:\u00e9 o eletrodo positivo,<\/strong> onde ocorre a rea\u00e7\u00e3o de redu\u00e7\u00e3o<\/strong> (ganho de el\u00e9tron).<\/li>
- Eletr\u00f3lito: <\/strong>tamb\u00e9m chamado de ponte salina, \u00e9 uma solu\u00e7\u00e3o eletrol\u00edtica, ou seja, um meio aquoso capaz de conduzir \u00edons. <\/strong>Por a\u00ed que os el\u00e9trons cedidos pelo \u00e2nodo chegar\u00e3o at\u00e9 o c\u00e1todo.<\/li><\/ul>\n\n\n\n
O funcionamento de uma pilha ocorre a partir dos seguintes princ\u00edpios:<\/p>\n\n\n\n
- 1\u00ba Princ\u00edpio – Oxida\u00e7\u00e3o no \u00e2nodo:<\/strong> o metal <\/strong>que est\u00e1 no \u00e2nodo, por apresentar maior tend\u00eancia de perder el\u00e9trons, transforma-se em um c\u00e1tion:<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Zn \u2192 Zn2+ + 2 e-<\/p>\n\n\n\n
- 2\u00ba Princ\u00edpio – Redu\u00e7\u00e3o no c\u00e1todo:<\/strong> os c\u00e1tions que fazem parte do material do c\u00e1todo (usamos o cobre como exemplo), recebem os el\u00e9trons que vieram do \u00e2nodo e transformam-se em cobre met\u00e1lico:<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Cu2+ + 2e- \u2192 Cu<\/p>\n\n\n\n
Qual o sentido dos el\u00e9trons em uma pilha?<\/h3>\n\n\n\n
J\u00e1 sabemos que a corrente el\u00e9trica \u00e9 formada pela movimenta\u00e7\u00e3o dos el\u00e9trons, portanto, o sentido da corrente \u00e9 o mesmo sentido dos el\u00e9trons. Eles sempre v\u00e3o no sentido do \u00e2nodo para o c\u00e1todo.<\/strong> <\/p>\n\n\n\n
Se levarmos em conta que oxida\u00e7\u00e3o e redu\u00e7\u00e3o s\u00e3o processo inversos e que \u201cter potencial\u201d \u00e9 \u201ctender a algo\u201d, podemos dizer que: <\/p>\n\n\n\n
- O sentido dos el\u00e9trons vai do eletrodo com menor potencial de redu\u00e7\u00e3o <\/strong>(\u00e2nodo oxida) para o eletrodo com maior potencial de redu\u00e7\u00e3o <\/strong>(c\u00e1todo reduz).<\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n
\u00c9 equivalente a:<\/p>\n\n\n\n
- Vai do eletrodo com maior potencial de oxida\u00e7\u00e3o <\/strong>(\u00e2nodo oxida) para o eletrodo com menor potencial de oxida\u00e7\u00e3o <\/strong>(c\u00e1todo reduz).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Exemplos e tipos de pilha qu\u00edmica<\/h2>\n\n\n\n
As primeiras pilhas<\/strong> inventadas, como dissemos l\u00e1 no in\u00edcio do texto, precisavam de toda uma estrutura e aparelhos dignos de laborat\u00f3rio! As rea\u00e7\u00f5es estavam sendo testadas e era preciso ter f\u00e1cil acesso as partes da pilha para modific\u00e1-las.<\/p>\n\n\n\n
Alessandro Volta<\/strong> criou a primeira delas e logo depois Daniell <\/strong>aperfei\u00e7oou fazendo gerar mais energia! Essas pilhas recebem o nome de seus criadores.<\/p>\n\n\n\n
Atualmente <\/strong>existem v\u00e1rios modelos de pilhas, mas os mais utilizados s\u00e3o pilha de Leclanch\u00e9<\/strong> e a pilha alcalina<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n
As pilhas atuais possuem esse mesmo princ\u00edpio<\/strong> de funcionamento. A diferen\u00e7a <\/strong>\u00e9 que elas s\u00e3o secas<\/strong>, ou seja, n\u00e3o utilizam uma solu\u00e7\u00e3o l\u00edquida como eletr\u00f3lito.<\/p>\n\n\n\n
Vamos conhecer cada um dos tipos de pilhas qu\u00edmicas<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n
Pilha de Alessandro Volta<\/h3>\n\n\n\n
![\"Pilha-de-Alessandro-Volta\"](\"https:\/\/beduka.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/Pilha-de-Alessandro-Volta.jpg\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\nA pilha de Alessandro volta foi a primeira pilha da hist\u00f3ria! O qu\u00edmico a montou no ano de 1800 e ela era formada por discos de metais intercalados<\/strong>, como na imagem acima!<\/p>\n\n\n\n
Volta notou que esses metais com diferentes potenciais el\u00e9tricos faziam a corrente passar de um para o outro. Pensando em aumentar esse fluxo, criou uma sequ\u00eancia para ver se \u201cacumulava e impulsionava\u201d a energia.<\/p>\n\n\n\n
Por isso, ele formou uma torre<\/strong> (coluna, pilha) de discos de zinco e cobre<\/strong>. Ele tamb\u00e9m j\u00e1 sabia que os meios aquosos com \u00edons<\/a> conduziam bem a eletricidade, ent\u00e3o recheou a estrutura com algod\u00f5es embebidos em salmoura <\/strong>(solu\u00e7\u00e3o de \u00e1gua com sal). <\/p>\n\n\n\n
Pilha de Daniell<\/h3>\n\n\n\n
![\"Pilha-de-Daniell-2=](\"https:\/\/beduka.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/Pilha-de-Daniell-2.jpg\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\nEm 1836, Daniell estudava a pilha de Volta e tentou aperfei\u00e7o\u00e1-la para gerar uma voltagem maior <\/strong>(unidade de energia, corrente el\u00e9trica). Ent\u00e3o, ele criou uma estrutura como a da imagem acima.<\/p>\n\n\n\n
N\u00e3o se assuste, vamos entender como ela funciona e o que \u00e9 cada um desses elementos!<\/p>\n\n\n\n
A pilha de Daniell \u00e9 composta por duas semicelas <\/strong>(recipientes) ligadas por um fio condutor<\/strong> e uma ponte salina<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n
- Semicela 1<\/strong>: \u00e9 o \u00e2nodo<\/strong>, ou seja, o eletrodo ou polo negativo. Para isso, utilizamos uma placa de zinco (menor potencial de redu\u00e7\u00e3o e maior potencial de oxida\u00e7\u00e3o), sendo que uma parte dessa placa ficava submersa na solu\u00e7\u00e3o de \u00e1gua e sulfato de zinco (ZnSO4).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Semicela 2:<\/strong> \u00e9 o c\u00e1todo<\/strong>, ou seja, o eletrodo ou polo positivo. Para isso, utilizamos uma placa de cobre (maior potencial de redu\u00e7\u00e3o e menor potencial de oxida\u00e7\u00e3o), sendo que uma parte dessa placa fica submersa na solu\u00e7\u00e3o de \u00e1gua e sulfato de cobre (CuSO4).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Ponte salina: <\/strong>\u00e9 o tubo de vidro em formato de \u201cU\u201d, com um peda\u00e7o de l\u00e3 nas extremidades. O seu interior \u00e9 formado por uma solu\u00e7\u00e3o de \u00e1gua e cloreto de pot\u00e1ssio (KCl), conectando as duas semicelas (zinco e cobre).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Fio condutor:<\/strong> por fim, havia um fio condutor que ligava as duas placas a uma l\u00e2mpada no meio. Sua fun\u00e7\u00e3o \u00e9 transportar a corrente el\u00e9trica produzida para ver se acende a l\u00e2mpada!<\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n
O que acontece \u00e9 que o zinco tem menor potencial de redu\u00e7\u00e3o (tende a oxidar, perder el\u00e9trons). Por isso, o zinco met\u00e1lico da l\u00e2mina<\/strong> funciona como o eletrodo negativo (\u00e2nodo) e vai se corroendo<\/strong>, justamente porque perde componentes:<\/p>\n\n\n\n
Zn(s) \u2194 Zn2+(aq) + 2 e-<\/p>\n\n\n\n
Os el\u00e9trons perdidos pelo zinco s\u00e3o transportados at\u00e9 o cobre, gerando a corrente el\u00e9trica <\/strong>que acende a l\u00e2mpada.<\/strong> <\/p>\n\n\n\n
Os \u00edons cobre da solu\u00e7\u00e3o<\/strong> recebem os el\u00e9trons, reduzindo-se Assim, eles se transformam em cobre met\u00e1lico e se deposita sobre a l\u00e2mina<\/strong> de cobre. Isso significa que esse \u00e9 o eletrodo positivo (c\u00e1todo): <\/p>\n\n\n\n
Cu2+(aq) + 2 e- \u2194 Cu(s)<\/p>\n\n\n\n
Pilha de Leclanch\u00e9<\/h3>\n\n\n\n
![\"pilha-de-leclanche\"](\"https:\/\/beduka.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/pilha-de-leclanche.jpg\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\nEsse modelo de pilha j\u00e1 \u00e9 um dos mais atuais<\/strong>. Elas s\u00e3o mais indicadas para equipamentos com descargas leves e cont\u00ednuas<\/strong>. <\/p>\n\n\n\n
Exemplo: <\/strong>controle remoto, rel\u00f3gio de parede, r\u00e1dio port\u00e1til e brinquedos. <\/p>\n\n\n\n
Essa pilha possui um \u00e2nodo formado por zinco<\/strong> met\u00e1lico, enquanto o polo positivo \u00e9 uma barra de grafita<\/strong> instalada no meio da pilha. <\/p>\n\n\n\n
Tudo isso est\u00e1 envolvido por uma pasta \u00famida, <\/strong>di\u00f3xido de mangan\u00eas (MnO2) e carv\u00e3o em p\u00f3 (C). A pasta \u00e9 formada de cloreto de am\u00f4nio (NH4Cl), cloreto de zinco (ZnCl2) e \u00e1gua (H2O). Esses sais t\u00eam um ph \u00e1cido<\/a>.<\/p>\n\n\n\n
Pilha alcalina<\/h3>\n\n\n\n
![\"Pilha-alcalina\"](\"https:\/\/beduka.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/Pilha-alcalina.jpg\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\nEsse modelo de pilha \u00e9 o mais atual e tamb\u00e9m mais utilizado<\/strong>, comum. Elas s\u00e3o mais indicadas para equipamentos que exigem descargas r\u00e1pidas e intensas, <\/strong>j\u00e1 que possuem de 50 a 100% a mais de energia que uma pilha comum.<\/p>\n\n\n\n
Exemplo: <\/strong>r\u00e1dios, tocadores de CD\/DVD, MP3 port\u00e1teis, lanternas e c\u00e2meras fotogr\u00e1ficas digitais.<\/p>\n\n\n\n
Existem varia\u00e7\u00f5es de materiais que podem formar <\/strong>essas pilhas e v\u00e3o diferenciar na voltagem gerada<\/strong>. Mas, todas elas tem sais com um ph b\u00e1sico<\/a> (alcalino). <\/p>\n\n\n\n
Veja algumas possibilidades<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n
- Pilha alcalina comum: <\/strong>1.5 V (a mais comum)<\/li><\/ul>\n\n\n\n
\u00c2nodo <\/strong>de zinco ou c\u00e1dmio.<\/p>\n\n\n\n
C\u00e1todo <\/strong>de mistura pastosa com cloreto de pot\u00e1ssio (Kcl) em vez do de am\u00f4nio.<\/p>\n\n\n\n
- Pilha de merc\u00fario e zinco: <\/strong>1,35 V (rel\u00f3gios e calculadoras antigas)<\/li><\/ul>\n\n\n\n
\u00c2nodo <\/strong>de zinco.<\/p>\n\n\n\n
C\u00e1todo <\/strong>de pasta com \u00f3xido de merc\u00fario (HgO).<\/p>\n\n\n\n
- Pilha de merc\u00fario e zinco: <\/strong>1,35 V (rel\u00f3gios e calculadoras antigas)<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Pilha alcalina comum: <\/strong>1.5 V (a mais comum)<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Fio condutor:<\/strong> por fim, havia um fio condutor que ligava as duas placas a uma l\u00e2mpada no meio. Sua fun\u00e7\u00e3o \u00e9 transportar a corrente el\u00e9trica produzida para ver se acende a l\u00e2mpada!<\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Ponte salina: <\/strong>\u00e9 o tubo de vidro em formato de \u201cU\u201d, com um peda\u00e7o de l\u00e3 nas extremidades. O seu interior \u00e9 formado por uma solu\u00e7\u00e3o de \u00e1gua e cloreto de pot\u00e1ssio (KCl), conectando as duas semicelas (zinco e cobre).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Semicela 2:<\/strong> \u00e9 o c\u00e1todo<\/strong>, ou seja, o eletrodo ou polo positivo. Para isso, utilizamos uma placa de cobre (maior potencial de redu\u00e7\u00e3o e menor potencial de oxida\u00e7\u00e3o), sendo que uma parte dessa placa fica submersa na solu\u00e7\u00e3o de \u00e1gua e sulfato de cobre (CuSO4).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Semicela 1<\/strong>: \u00e9 o \u00e2nodo<\/strong>, ou seja, o eletrodo ou polo negativo. Para isso, utilizamos uma placa de zinco (menor potencial de redu\u00e7\u00e3o e maior potencial de oxida\u00e7\u00e3o), sendo que uma parte dessa placa ficava submersa na solu\u00e7\u00e3o de \u00e1gua e sulfato de zinco (ZnSO4).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Vai do eletrodo com maior potencial de oxida\u00e7\u00e3o <\/strong>(\u00e2nodo oxida) para o eletrodo com menor potencial de oxida\u00e7\u00e3o <\/strong>(c\u00e1todo reduz).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- O sentido dos el\u00e9trons vai do eletrodo com menor potencial de redu\u00e7\u00e3o <\/strong>(\u00e2nodo oxida) para o eletrodo com maior potencial de redu\u00e7\u00e3o <\/strong>(c\u00e1todo reduz).<\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n
- 2\u00ba Princ\u00edpio – Redu\u00e7\u00e3o no c\u00e1todo:<\/strong> os c\u00e1tions que fazem parte do material do c\u00e1todo (usamos o cobre como exemplo), recebem os el\u00e9trons que vieram do \u00e2nodo e transformam-se em cobre met\u00e1lico:<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- C\u00e1todo<\/strong>:\u00e9 o eletrodo positivo,<\/strong> onde ocorre a rea\u00e7\u00e3o de redu\u00e7\u00e3o<\/strong> (ganho de el\u00e9tron).<\/li>
- \u00c2nodo<\/strong>: \u00e9 o eletrodo negativo<\/strong>, onde ocorre a rea\u00e7\u00e3o de oxida\u00e7\u00e3o <\/strong>(perda de el\u00e9tron).<\/li>
- Redu\u00e7\u00e3o<\/strong>: o elemento (Y) ganha el\u00e9tron<\/strong> (e-), ent\u00e3o se transforma em um \u00e2nion<\/a> (Y-).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Oxida\u00e7\u00e3o<\/strong>: o elemento (X) perde el\u00e9tron<\/strong> (e-), ent\u00e3o se transforma em um c\u00e1tion <\/a>(X+).<\/li><\/ul>\n\n\n\n
- Estudando para as provas?<\/strong> Conhe\u00e7a O <\/a>melhor<\/a><\/strong> Simulado do Brasil!<\/a> Ele pode ser personalizado com as mat\u00e9rias que voc\u00ea mais precisa!<\/li><\/ul>\n\n\n\n
![\"tabela-de-potencial-padrao-de-redu\u00e7ao-e-oxida\u00e7ao\"](\"https:\/\/beduka.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/tabela-de-potencial-padrao-de-redu\u00e7ao-e-oxida\u00e7ao.jpg\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\n