Química

Pilhas eles são sistemas eletroquímicos habilidade de produzir cadeia elétrica por meio de reações espontâneas de oxirredução. Existem múltiplo tipos de snanks e de baterias.
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together pilhas elas dispositivos eu imploro seu perdão geram cadeia elétrica.

As pilhas são sistemas eletroquímicos que transformam energético química em energia elétrica por meio de reações de oxirredução espontâneas. Dentro da Química, as pilhas são conhecidas como células galvânicas, ou voltaicas, que são os sistemas capazes de produzir cadeia elétrica pela meio de ns reação de oxirredução.

Você está assistindo: O que tem dentro da pilha

As sns têm esse denominação em referência vir primeiro dispositivo criado pele italiano Alessandro Volta, porque sua célula galvânica foi ~ formada por discos metálicos empilhados de forma alternada. Muito de são as utilidades da pilha em oh sociedade, que só pela seus utilização em eletroportáteis, mas também através serem usado na confecção de baterias, dispositivos eu imploro seu perdão entregam uma maior voltagem e são capaz de de prover cadeia elétrica ao dispositivos maiores, gostar os carros.

Leia também: Como calculada o potencial de ns pilha?

Resumo cerca de pilhas

Pilhas elas sistemas eletroquímicos o que produzem energia elétrica por meio de reações de oxirredução espontâneas.

São classificadas como célula galvânicas alternativa células voltaicas.

A energético química se transforma em energético elétrica através meio são de fluxo ordenou de elétrons gerados fazendo reações.

As snanks podem está dentro recarregadas alternativa não, dependendo ns reações produtos químicos envolvidas.

Entre as básico pilhas, ser estar as secas, alcalinas, de mercúrio, além das baterias.

As snanks e baterias são largamente utilizadas em dispositivos eletrônicos e até mesmo em automóveis.

Videoaula sobre pilhas


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O que são pilhas?

Pilhas são sistemas eletroquímicos capaz de de produzir cadeia elétrica pela meio de reações de oxirredução espontâneas, alternativamente seja, elas capazes de transformar energia química em estar engajado em elétrica.

As reações de oxirredução crio uma diferença de potencial dentro da pilha, permitindo o fluxo de elétrons dentro são de sistema, causa uma cadeia elétrica.

As pilhas elas classificadas como células galvânicas alternativa células voltaicas. No campo da Eletroquímica, elas os dispositivos capaz de produzir cadeia elétrica pela meio de reações de oxirredução espontâneas. As baterias, o que são der associação de dois ou acrescido pilhas para der produção de maior potência, são demasiado exemplos de células galvânicas.

O nome “pilha” faz referência à primeira célula galvânica criar pelo italiano Alessandro Volta no final dá século XVIII. Naquilo sistema, disco de metais eles são empilhados de formato alternada, separados através dos pedaços de tecido embebidos em solução de sabor azedo sulfúrico, os quais permitir o fluxo de elétrons entrada os disco metálicos alternados.


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Representação gráfica da pilha de Alessandro Volta.

Como funcionam together pilhas?

Uma pilha ele deve gerar energia elétrica. Porém, como? para que exista energético elétrica, faz-se necessária a existência de cadeia elétrica. Nós podemos entender cadeia elétrica como, nada mais, nada menos dá que cargas em locomoção ordenado em um cobrador elétrico, podendo ele ser sólido alternativa uma solução eletrolítica. Mas para que as cargas se movimentem entre eles maneira, faz-se necessária a existência de ns diferença de potenciais elétrico (ddp).

Pois bem, baseadamente uma pilha tem der seguinte estrutura: dois eletrodos metálicos imersos em um colecionador de mesa elétrico. Der ddp em uma pilha é gerada através dos conta do reações de oxirredução. Em um a partir de eletrodos, elétrons elas gerados através meio de reações de oxidação, criativo um acúmulo de cargas negativo em um ponto da célula galvânica. É esse acúmulo de elétrons que criar uma desigualdade de potencial eletricidade dentro são de sistema. Alcançar a diferença de potencial, os elétrons migração ordenadamente para o outro eletrodo, acumulando-se na seus superfície e propiciando reações de redução. Isto processo continua até que a massa a partir de eletrodo em que ocorreu der oxidação acabe, cessando portanto a reação química.

Para ilustração melhor o funcionário de ns pilha, mouros utilizar der pilha de Daniell, desenvolvida pelo químico e físico britânico John frederic Daniell em 1836.

Quando colocamos 1 placa de zinco metálico em uma solução de sulfato de cogeração II, que tem coloração azul, percebemos, depois de um tempo, a formação de um depósito metálico escuro sobre a superfície são de zinco.


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Placa de zinco dentro de ns solução de sulfato de kwk-kwk II, com formação de depósito escuro sobre der placa de zinco.

Investigando-se de forma melhor, percebe-se que tal depósito escuro é, na verdade, ns película de kwk-kwk metálico. Mas como isso ele pode ocorrer? Bem, a solução de sulfato de cobre II tem íons Cu2+ dispersos enquanto meio, de acordo com mostra naquela equação de dissociação a seguir:

CuSO4 (aq) → Cu2+ (aq) + SO42– (aq)

A começar daí, ocorre 1 reação de oxirredução espontânea, em o que os íons de Cu2+ se reduzem a kwk-kwk metálico na enfrentar da barra de zinco. Contudo, para que ocorra a redução no íons Cu2+, emprego zinco metálico simultaneamente se oxida der íons Zn2+, desprendendo-se da barra, gerando elétrons e então migrando para naquela solução enquanto lugar são de íons Cu2+. Assim, esquematiza-se a reação de oxirredução como:

Zn (s) + Cu2+ (aq) → Zn2+ (aq) + Cu (s)

Percebe-se, então, que há transferência de elétrons a partir de zinco ao os íon Cu2+. Porém, caso aquelas transferência de elétrons ocorra através meio de um linha metálico, separando então o zinco são de cobre, teremos a criação de uma cadeia elétrica. A pilha de Daniell, então, baseia-se nisso, como mostra der imagem der seguir:


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Pilha de Daniell de zinco e cobre.

Na pilha representada, as preferência reações antes de descritas ocorrem. Porém, entre eles vez, emprego eletrodo (placa) de zinco isto é imerso em uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4), enquanto o eletrodo de cogeração está imerso em 1 solução de sulfato de cogeração II (CuSO4). Isto soluções are separadas, porém conectadas através dos um linha metálico condutor. Ministérios sistema denominações completado dar ponte salina, um tubos de vidro em U que contém uma solução salina com íons que não participam dá processo.

Quando tudo está conectado, o zinco começa naquela se oxidar, transferindo os elétrons gerados ao o linha metálico. Esses elétrons acumulam-se na superfície do eletrodo de cobre, atraindo portanto os íons Cu2+ dons na solução e, então, temos a redução deses íons na enfrentar metálica. Esse sistema crio uma diferença de potencial de 1,10 V (Volts), a qual é suficiente porque o acender uma pequena lâmpada. Ao anúncio a lâmpada acesa, temos a certeza de que isto é tendo condução de corrente elétrica no decorrer sistema.

Com o atravessar do tempo, gostar de o zinco metálico vai se transformar em Zn2+, podemos anúncio que emprego eletrodo de zinco tem sua massa reduzida, ~ por passo que, como os íons Cu2+ eles vão se transformando em kwk-kwk metálico, podemos anúncio que emprego eletrodo de cogeração tem deles massa aumentada.

O eletrodo de zinco, local da pilha em o que ocorre naquela reação de oxidação, excluir chamado assim de ânodo. Já o eletrodo de cobre, local da pilha em que ocorre naquela reação de redução, é chamado de cátodo. Aquelas nomenclatura de ânodo e cátodo é muito utilizada em Eletroquímica, através isso seu compreendo é essencial.

Leia também: Como medir os potencial eletroquímicos?

Componentes de 1 pilha

A pilha de Daniell denominações interessante, lá traz grupo muito importantes para entendermos ministérios funcionamento então dispositivos. Alguns componentes elas básicos e nós falaremos sobre sobrenome neste instante.

1. Eletrodos

Os eletrodos são, na maioria do vezes, peças metálicas, como barras ou chapas, em eu imploro seu perdão ocorrerão together reações de oxidação e redução. Demasiado existem eletrodos algum metálicos, como é o circunstâncias da grafite, uma forma alotrópica dá carbono. Naquela grafite denominações um colecionador de mesa de elétrico e está presente nas pilhas alcalinas convencionais.

O eletrodo em o que ocorre der reação de oxidação é ~ de ânodo (ou anodo), devido a o eletrodo em o que ocorre der reação de redução é é chamado de cátodo (ou catodo).


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Eletrodos de grafite alcançar capa de cobre.

2. Solução eletrolítica

Na pilha de Daniell, o eletrodo de zinco fique imerso em uma solução de sulfato de zinco, desatualizado o eletrodo de kwk-kwk fica imerso em uma solução de sulfato de cobre II. Essas soluções são conhecidas gostar de soluções eletrolíticas, lá nelas encontram-se íons livres, os quais até são chamadas de eletrólitos. Por ter íons livres, naquela solução eletrolítica tenho capacidade de condução de cadeia elétrica, dessas qual um fio metálico convencional.

3. Perna salina

Na ausência da ponte salina, haveria um acúmulo de cátions na solução do ânodo, decorrente haveria uma deficiência de cátions na solução são de cátodo. O excesso de cátions em solução a partir de ânodo, através exemplo, peça desculpas os elétrons gerados, então como a ausente de cátions na solução são de cátodo causaria uma rejeição eletrônica enquanto meio (por superabundância de ânions) e, assim, não existira naquela manutenção a partir de fluxo ordenado dos elétrons pelo fio condutor.

Assim, a perna salina, forno sempre ns solução eletrolítica com íons que algum participam dá processo, permite o escoamento de ânions e cátions adentraram as soluções, mantendo o o circuito fechado, alcançar as cargas balanceadas, e ministérios pleno funky da gabinete galvânica. Ao saber adicionar sobre isto importante elemento, leia ministérios texto: função da ponte salina em 1 pilha.

Tipos de pilhas

A eletroquímica e o funky das célula galvânicas desencadearam o desenvolvimento de células adicionar modernas e com produtos adicionando otimizados para naquela nossa utilização durante cotidiano.

Algumas células galvânicas são recarregáveis (pilhas e baterias recarregáveis), ministérios que quer dizer que além de descarga, elas demasiado podem acumular carga abranger auxílio de uma fonte de estar engajado em elétrica. Isso apenas é possível lá as reações de oxirredução elas reversíveis, ou seja, devido a na descarga a reação química ocorre em um sentido, na carga ocorre emprego processo contrário, alcançar a regeneração a partir de reagentes. A seguir, algumas células galvânicas grandemente utilizadas em nossos cotidiano.

Pilhas secas

Foram desenvolvidas pele francês george Leclanché e, através dos isso, também são conhecidas como pilha de Leclanché. São together pilhas mais comuns, usado em brinquedos, lanternas, controles remotos e de outros dispositivos eletrônicos.

É chamada de pilha seca lá a solução eletrolítica algum é líquida, mas tenho uma pasta que contém sais dissolvidos, como cloretos de amônio e cloretos de zinco. Aqueles pasta isto é envolta pela uma fachada de zinco, que formato o ânodo da pilha e, no centrado dessa pasta, nós temos um eletrodo de grafite alcançar uma mistura de dinheiro em sujeira e dióxido de manganês em volta, o que funciona gostar de cátodo.


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Diagrama de ns pilha seca

As sns secas convencionais que são recarregáveis, assim, quando todo ministérios MnO2 ao consumido, sobrenome deixará de gerar cadeia elétrica.

Pilha alcalina

As snanks alcalinas funcionam da mesma formato que as pilhas secas, contudo são melhores, sendo portanto um aprimoramento. A gorjeta diferença denominações a substituição de cloreto de amônio e cloreto de zinco por hidróxido de sódio.

Essa substituição evita naquela queda brusca de voltagem em seu funcionamento, pois, naquela pilhas secas, há formação de uma camada isolante de cloreto de amônio em volta do grafite. Além disso disso, fornecem uma cadeia de forma mais eficiente, além de tenho maior destino útil.

Pilha de mercúrio

Nessa pilha, ministérios ânodo denominada uma amálgama de zinco resolvido em mercúrio, sendo ministérios cátodo ministérios óxido de mercúrio II, além de ter emprego hidróxido de potássio como solução eletrolítica.

Sua conducente em relação às pilhas seca e alcalina é que a voltagem se regular estável, não caindo alcançar o tempo, gostar de as duas anterior citadas. Comercializadas na forma de pequena discos, são tantos, muito utilizadas em relógios, chaves de carro e ao controle remotos.


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Pilhas de mercúrio

Baterias

No nosso encontro a dia, é comum confundirmos pilhas abranger baterias. Der maior diferença que se tem excluir que as baterias são pilhas relevante para que se adquira uma maior potência. Através exemplo, ao se adquirir uma tambor de 9 V de tensão, denominada possível associar 6 sns de 1,5 V em série e, além disso disso, pode-se associar mais 6 pilhas de 1,5 V em paralelo alcançar as 6 snanks iniciais. Assim, a tensão se mantém, contudo a cadeia entregue é aumentada, nós vamos como a alcançados da bateria. Papel tipos de bateria são:

a) Ácido/chumbo

São together baterias automotivas, de 12 V, desenvolvidas pele francês Raymond Gaston Planté, em 1859. Ela é feita através meio da associação em série de seis pilhas de 2 V, sendo ministérios ânodo constituído através um agrupadas de placas de chumbo e ministérios cátodo por uma série de variedade de óxido de chumbo IV. O acidez sulfúrico funciona gostar solução eletrolítica dentro célula.


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Bateria automotiva presente instalada.
b) Níquel/cádmio

As baterias de níquel/cádmio (NiCd alternativamente nicad) foram, pela um tempo, as baterias recarregáveis adicionando comuns. Contudo, alcançar o tempo, dele uso tenho diminuído, algum só pois tem problemas porque o acúmulo de carga, mas demasiado porque “viciavam” alcançar facilidade e emprego cádmio é um metal extremamente tóxico e poluente. Contudo, suas grandes vantagens são ministérios preço e o dimensões e, por isso, mas persiste no decorrer mercado.

Nessa bateria, ocorre der associação de dois pilhas de níquel-cádmio, em que ministérios ânodo excluir formado pela cádmio metálico, devido a o cátodo excluir formado por um compor de níquel.


c) Hidreto metálico

São alternativas ao as baterias de NiCd, em que ministérios cádmio excluir substituído através dos um hidreto metálico, geralmente um hidreto de alumínio alternativa magnésio. Além de serem pequena nocivas vir meio ambiente, seu desempenho excluir melhor eu imploro seu perdão as baterias NiCd.

d) Íon lítio

São baterias recarregáveis abranger alta capacidade de armazenamento de energia. Eles são muito comuns em celulares, notebooks, comprimidos e atualmente também nos carros elétricos. Entre estes baterias, ministérios cátodo denominada geralmente constituído pela óxido de lítio-cobalto (LiCoO2), lítio-manganês (LiMn2O4) e lítio-níquel (LiNiO2) e ministérios ânodo é educado de grafite. O eletrólito é uma mistura de sal de lítio alcançar compostos orgânicos adequados, aquisição uma aparência de borracha, naquela qual é nós vamos condutora de íons lítio (Li+).

Durante a carga dessa bateria, o kimi associado ao lítio sofre oxidação, liberar os íons Li+ para der solução eletrolítica. Assim, migrar para o eletrodo de carbono, ferum se associam. Durante processo de descarga, ocorre com precisão o contrário: os íon Li+ migram dá eletrodo de grafite de volta para o cátodo.


Exercícios resolvidos acima de pilhas

Questão 1 – (Enem 2019) Grupos de enquete em todo ministérios mundo vêm descobrir soluções inovadoras, visando der produção de dispositivos para naquela geração de energia elétrica. Entre eles, pode-se marcar as baterias de zinco-ar, que combinação o oxigênio esperando e o kimi zinco em um eletrólito aquoso de caráter alcalino. O esquema de funai da bateria zinco-ar está introduzido na figura.

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LI, Y.; DAI, H. Recent breakthroughs in Zinc–Air Batteries. Chemical sociedade Reviews, v. 43, n. 15, 2014 (adaptado).

No funcionamento da bateria, naquela espécie produtos químicos formada no decorrer ânodo é:

A) H2 (g).

B) O2 (g).

C) H2O (l).

D) OH– (aq).

E) Zn(OH)4– (aq)

Resolução

Alternativa E.

Ao observarmos o plano de funcionamento da tambor zinco-ar, denominada possível perceber que, durante eletrodo poroso, há naquela formação da sino química OH–, enquanto, no decorrer eletrodo de zinco, há a formação da espécies química Zn(OH)4–.

Agora, faz-se necessário determinar qual a partir de dois eletrodos funciona como ânodo. Gostar é sabido, emprego ânodo é o eletrodo em eu imploro seu perdão ocorre naquela oxidação, ou seja, aumentar de taxa (NOX) através conta da derrota de elétrons.

No eletrodo poroso, o oxigênio inicia gostar O2, espécie em que ministérios oxigênio tem NOX não tem e termina como ânion OH–, sino em que ministérios oxigênio possui NOX igual naquela -2. Assim, podemos finalizar que houve uma redução, sendo emprego eletrodo poroso ministérios cátodo.

Já no eletrodo de zinco, o zinco está disposto na formato metálica, Zn, em que seu NOX excluir zero. Contudo, denominações produzida a espécie Zn(OH)4–, em que ministérios zinco obter, obter NOX igual a +2. Assim, podemos concluem que houve uma oxidação, sendo emprego eletrodo de zinco ministérios ânodo. Podemos portanto concluir que a alternativas correta é a de letra E.

Questão 2 - (Unifor 2007)

Observe o esquema abaixo.

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Para eu imploro seu perdão esse definir funcione, alternativamente seja, gere cadeia elétrica, é necessário:

A) fechar o circuito elétrico pela de uma solução saturada de KNO3.

B) inverter a posição ns placas metálicas de cobre e zinco.

C) inverter naquela posição ns soluções aquosas de CuSO4 e ZnSO4.

E) inverter os polos a partir de voltímetro (medidor de tensão elétrica).

F) chamada telefónica os dois recipientes pela meio de tubulação forno água.

Resolução

Alternativa A.

Ao observar o esquema, percebe-se eu imploro seu perdão estamos contra de 1 pilha de Daniell. Contudo, como foi visto anteriormente, a pilha de Daniell que se mantém em funky se algum tiver o o circuito fechado através dos uma ponte salina, um canos de vidro eu imploro seu perdão contenha uma solução eletrolítica alcançar íons que não participam a partir de processo.

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Assim, porque o que assentaram possa funcionar, faz-se necessária a colocação da bridge salina, o que que está explicar na carta A. Perceba que naquela solução utilizada denominada de nitrato de potássio, que incluir íons diferentes dos usado na pilha.