Pilhas e baterias: uma oxidao tilAS PILHAS COMO FONTE DE ENERGIA

Um pouco de histriay CHARLES

AUGUSTIN COULOMBFsico francs Formula a lei para a interaco das cargas elctricas e inicia o estudo experimental e terico da distribuio da electricidade numa superfcie de um condutor

Um pouco de histriay LUIGI GALVANIy Foi mdico e investigador, mas

mais conhecido pelos seus trabalhos relacionados com electricidade.

y Investigou a Natureza e os

efeitos do que imaginou ser a electricidade num tecido animal a muitos termos cientficos (galvanizao, clula galvnica,)

y O seu nome aparece associado

Um pouco de histria

Um pouco de histriay ALEXANDRO

VOLTA

y Fsico Italiano y Inventor da pilha voltaica em

1800, da primeira bateria elctrica, da electroforese, do condensador elctrico e da clula voltaica designao de volt unidade de diferena de potencial em homenagem a Alexandro Volta

y Em 1881, foi atribuda a

Um pouco de histria

Um pouco de histria

Um pouco de histria

Pilha, clula galvnica ou clula voltaica

y Volta verificou que os nicos elementos necessrios

para originar um fludo elctrico, actualmente designado por corrente elctrica, so:

y Um electrlito y Dois metais diferentes

Pilha, clula galvnica ou clula voltaica

Pilha, clula galvnica ou clula voltaica

y A representao actual da clula voltaica

constituda por dois compartimentos separados, as semi-clulas, contendo cada uma um elctrodo e uma soluo de um electrlito.

As pilhas galvnicas ou voltaicas so dispositivos em que se produz electricidade a partir de uma reaco redox espontnea, ocorrendo o fluxo de electres por um circuito exterior.

Pilha, clula galvnica ou clula voltaicay A clula electroqumica permite controlar uma

reaco redox que converte energia qumica em energia elctrica. y Na clula electroqumica: nodo (plo -): Elctrodo onde de d a oxidao Ctodo (plo +): Elctrodo onde se d a reduo y Ponte salina: garante o funcionamento da clula electroqumica, uma vez que garante a electroneutralidade dos electrlitos.

Clula de Daniell

Diagrama de Pilha Zn (s) | Zn2+ (aq) | | Cu2+ (aq) | Cu (s)

nodo

ponte salina

ctodo

Pilha, clula galvnica ou clula voltaicay Baterias

Uma bateria uma associao de duas ou mais clulas.

Pilha, clula galvnica ou clula voltaicay Utilizao de elctrodos inertes

Nas clulas galvnicas em que os reagentes so ies ou molculas, necessrio utilizar elctrodos slidos e condutores, designados por elctrodos inertes, como platina ou grafite. A representao esquemtica da clula com elctrodos de grafite ser: C red1, ox1 ox2, red2 C

A reactividade dos metais e potencial padro de elctrodo

y Recordando a srie electroqumica para o caso dos

metais

Srie ElectroqumicaK Maior Poder Na Redutor Ca Mg Al Zn Cr Fe Pb Cu Menor Poder Ag Redutor Au Potssio Sdio Clcio Magnsio Alumnio Zinco Crmio Ferro Chumbo Cobre Prata Ouro K+ Menor Poder Na+ Oxidante Ca2+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Cr2+ Fe2+ Pb2+ Cu2+ Ag+ Maior Poder Au+ Oxidante

Tendncia para a oxidao

Tendncia para a reduo

Potencial padro de elctrodoy Numa clula voltaica verifica-se que os electres se

deslocam, no circuito exterior, do nodo, para o ctodo. Um voltmetro, intercalado neste circuito regista uma diferena de potencial, d.d.p. y medida que e reaco vai progredindo a d.d.p. vai diminuindo, at chegar a zero, quando se atinge o equilbrio qumico. y O valor da d.d.p. que uma determinada clula pode gerar designa-se por potencial da clula (Eclula) ou fora electromotriz (f.e.m.)

Potencial padro de elctrodoy Nas condies padro, a clula de Daniell, apresenta

uma d.d.p. de 1,10 V.

y Para uma clula galvnica, nas condies padro:

Eclula=Ectodo-EnodoEctodo e Enodo traduzem os potenciais padro de ctodo e de nodo, e como traduzem a capacidade de aceitar electres, so de facto potenciais de reduo.

Elctrodo de refernciay No sendo possvel medir o

potencial absoluto do valor de um potencial de elctrodo, necessrio utilizar potenciais relativos, para isso foi escolhido o elctrodo padro de hidrognio, para o qual se convencionou E=0,00 V

y O par oxidante/redutor

H+(aq)/H2(g)

Elctrodo de refernciay Para se conhecer o potencial padro de uma semi-

clula, liga-se ao elctrodo padro de hidrognio e mede-se a d.d.p. para a clula assim construda. y Podem ocorrer duas situaes: Se o metal for um redutor mais forte, o elctrodo onde este se encontra funciona como nodo, e o potencial padro negativo. Se o metal for um redutor mais fraco, o elctrodo onde este se encontra funciona como ctodo, e o potencial padro positivo.

Potenciais de Reduo Padro

Fora electromotriz de uma pilha ou clula

As tabelas de potenciais normais de elctrodo estabelecem-se com base nas f.e.m. determinadas nas condies padro, para as pilhas formadas com elctrodos diferentes e o elctrodo de hidrognio.

A espontaneidade das equaes redoxy Previso do sentido da ocorrncia espontnea de

uma reaco redox

A posio relativa de dois pares conjugados de oxidao reduo, na escala de potenciais-padro informa acerca da espontaneidade de uma reaco redox, quer os reagentes estejam em contacto directo, quer estejam em compartimentos separados (numa clula voltaica).

A espontaneidade das equaes redoxy Para uma reaco genrica, representada por

Oxidante 1 + redutor 2 Se

redutor 1 + oxidante 2

Fora das condies padro, utiliza-se a equao de Nernst