Pilhas E Capacitores

PILHA

Pilha elétrica, célula galvânica, pilha galvânica ou ainda pilha voltaica é um dispositivo que utiliza reações de óxido-redução para converter energia química em energia elétrica. A reação química utilizada será sempre espontânea.Sempre mesmo.

Neste dispositivo, têm-se dois eletrodos que são constituídos geralmente de metais diferentes, que fornecem a superfície na qual ocorrem as reações de oxidação e redução. Estes eletrodos são postos em dois compartimentos separados, imersos por sua vez em um meio contendo íon sem concentrações conhecidas e separados por uma placa ou membrana porosa, podendo ser composta por argila não-vitrificada, porcelana ou outros materiais. As duas metades desta célula eletroquímica são chamadas de compartimentos e têm por finalidade separar os dois reagentes participantes da reação de óxido-redução, do contrário, os elétrons seriam transferidos diretamente do agente redutor para o agente oxidante. Finalmente, os dois eletrodos são conectados por um circuito elétrico, localizado fora da célula, denominado circuito externo, garantindo o fluxo de elétrons entre os eletrodos.

As pilhas não devem ser confundidas com as baterias. Enquanto a primeira apenas converte energia química a elétrica, a segunda faz a interconversão entre energia química e elétrica.

É importante saber que na pilha, os elétrons fluem do ânodo para o cátodo, sendo que o sentido da corrente elétrica, frequentemente, utilizado na Física, se dá do cátodo para o ânodo.

Funcionamento de uma pilha

Alguns modelos de pilhas comerciais:

Suponhamos, por exemplo, que separemos fisicamente a barra de zinco de uma solução de sulfato de cobre. O zinco é imerso numa solução aquosa de sulfato de zinco, assim como uma barra de cobre é imersa em solução aquosa de sulfato de cobre. As duas barras encontram-se interligadas eletricamente mediante um fio. Este dispositivo forma uma pilha.

As barras de zinco e de cobre são denominadas eletrodos e fornecem a superfície na qual ocorrem as reações de oxidação e de redução. Se os eletrodos de zinco e o cobre forem ligados entre si, por meio de um circuito externo, haverá um escoamento de elétrons através desse circuito, do eletrodo de zinco para o de cobre, em cuja superfície serão recebidos pelos íons Cu+2. (lembre-se da fila de reatividade!).

E esses íons serão reduzidos e os átomos de cobre se depositarão na superfície do eletrodo de cobre (eletrodeposição). Nesta célula o eletrodo de zinco é denominado ânodo. O ânodo é um eletrodo no qual ocorre a oxidação:

Zn(s) Zn2+ + 2e– (reação anódica)

O eletrodo de cobre, nesta composição, será o cátodo, um eletrodo no qual se realiza a redução.

Cu2+ + 2e– Cu(s) (reação catódica)

Logo,

• Ânodo = local onde ocorre oxidação

• Cátodo = local onde ocorre redução

À medida que se vai realizando a reação da célula, os íons de zinco migram afastando-se do ânodo de zinco, em direção do eletrodo de cobre, à semelhança do que ocorre com os íons de cobre. A pilha pode conter uma parede permeável ou uma ponte salina (com cloreto de potássio, os íons Cl– migram em direção ao ânodo e os íons K+ migram em direção ao cátodo) que fazem o contato entre as duas células. As reações de eletrodo e a reação da célula são:

• Ânodo : Zn (s) Zn2+ + 2 e–

• Cátodo : 2 e– + Cu2+ Cu(s)

• Reação Global da Célula: Zn(s) + Cu2+ Zn2+ + Cu(s)

Observações

O metal mais nobre sofre sempre redução.

• Ânodo = Nele ocorre a oxidação = pólo negativo da pilha

• Cátodo = Nele ocorre a redução = pólo positivo da pilha

• A substância que sofre redução, denomina-se agente oxidante

• A substância que sofre oxidação, denomina-se agente redutor

Lembrando também, que:

• O Ânodo corrói ( sai da lâmina e vai para a solução )

• O Cátodo se deposita ( sai da solução e vai para a lâmina )

• Uma "pilha recarregável" (nome impróprio) é na verdade uma Bateria

BATERIAS

Pilhas e baterias são dispositivos, nos quais uma reação espontânea de oxirredução produz corrente elétrica. Muita gente faz confusão entre os termos pilhas e baterias, qual seria a diferença entre eles? A pilha é um sistema formado por dois eletrodos, mas constitui apenas uma unidade. Já a bateria é formada por um conjunto de pilhas ligadas em série.

Acompanhe agora exemplos de cada um destes circuitos elétricos:

Pilha alcalina

Essa pilha usa zinco (Zn), hidróxido de potássio (KOH) e dióxido de manganês (MnO2) como reagentes, é também conhecida como pilha seca alcalina. A vantagem dessas pilhas é a durabilidade, uma vez que possuem menor risco de vazamentos

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Em razão de tais fatores, esse tipo de pilha ganhou grande espaço no mercado. A nomenclatura foi escolhida devido à presença do hidróxido de potássio que é um composto básico (alcalino). É empregada no funcionamento de rádios, por exemplo.

PILHA DE OXIDO DE PRATA

O reagente usado nessa pilha, como o próprio nome já indica, é o óxido de prata. O Zinco também se faz presente como ânodo. Essa pilha é fonte de energia para máquinas fotográficas automáticas e calculadoras eletrônicas, e apesar do preço elevado, tem se difundido no mercado.

BATERIA DE NIQUEL-CADMIO

Composta pelos elementos químicos: Níquel (Ni) e Cádmio (Cd), é usada em filmadoras e celulares e possui a vantagem de ser recarregável. Nos últimos anos essa bateria se tornou uma das mais utilizadas em todo o mundo. Um gerador externo (carregador) é responsável pela recarga desse tipo de bateria.

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BATERIA