Pilha De Daniell

Pilha de Daniell

Pilhas ou células voltaicas são dispositivos que transformam energia química em energia elétrica por meio de um sistema apropriado e montado para aproveitar o fluxo de elétrons provenientes de uma reação química de oxirredução. A pilha de Daniell é um exemplo deste sistema.

É formado por uma placa de zinco (“zinc”) mergulhada em uma solução de sulfato de zinco, e uma placa de cobre (“copper”) imersa em uma solução de sulfato de cobre. As duas placas (eletrodos) são conectadas por um fio metálico, que permite a passagem de elétrons de um eletrodo ao outro. As duas soluções são interligadas por uma ponte salina, um tubo de vidro recurvado que contém uma solução de um sal (sulfato de sódio, neste caso) e possui pedaços umedecidos de algodão nas extremidades. A ponte salina permite que haja o fluxo de íons de uma solução à outra.

John Frederic Daniell (1790-1845), químico criador da famosa pilha de Daniell

Definição: Pilha é um sistema em que a energia química é transformada de modo espontâneo em energia elétrica.

Em 1836, o químico e meteorologista inglês John Frederic Daniell (1790-1845) construiu uma pilha diferente da até então conhecida na época: a pilha de Alessandro Volta. Nesta pilha ele interligou dois eletrodos, que eram sistemas constituídos por um metal imerso em uma solução aquosa de um sal formado pelos cátions desse metal.

Um dos eletrodos, o eletrodo de cobre, era constituído de uma placa de cobre mergulhada em uma solução de sulfato de cobre (CuSO4). O outro eletrodo era o de zinco, constituído de uma placa de zinco mergulhada em uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4).

Esses dois eletrodos foram interligados por um circuito elétrico que continha uma lâmpada, pois se ela acendesse, indicaria o surgimento de uma corrente elétrica.

Além disso, havia uma ponte salina entre elas. Essa ponte era constituída de um tubo de vidro em U contendo uma solução aquosa concentrada de um sal bastante solúvel, como o cloreto de potássio (KCl(aq)),por exemplo. As extremidades do tubo são revestidas com um algodão ou com ágar-ágar.

Abaixo temos a estrutura dessa pilha ou cela eletroquímica, que ficou conhecida como pilha de Daniell. Lembrando que cada eletrodo recebe a denominação de semicela.

Com o circuito fechado, a lâmpada se acende e após algum tempo, a placa de zinco é corroída e tem a sua massa diminuída, já na de cobre ocorre o contrário, sua massa aumenta (conforme a figura abaixo). Nota-se também que há um aumento da concentração em mol/L dos íons Zn2+ e uma diminuição dos íons Cu2+.

Esquema da Pilha de Daniell.

Reações:

As semirreações da pilha podem ser identificadas na tabela de potenciais-padrão de redução. Como o cobre, possui maior tendência a reduzir (maior EoRed), o cobre será o elemento que sofrerá redução, no cátodo. No ânodo acontecerá a reação de oxidação do Zn.

Para entendermos, vejamos as reações que ocorrem em cada eletrodo separadamente.

No eletrodo de Zinco ocorre a seguinte reação em equilíbrio:

Zn( s) ↔ Zn2+(aq) + 2 e-

Isso significa que o zinco metálico (da placa) sofre oxidação, isto é, doa dois elétrons para o cátion zinco (da solução) e se transforma em Zn2+. O inverso também ocorre, o cátion zinco presente na solução recebe os dois elétrons doados pelo zinco e se transforma em zinco metálico. Ocorre, portanto, um processo de oxidação e redução ininterrupto.

O mesmo se aplica ao eletrodo de cobre, que terá a reação global em equilíbrio