COMO FUNCIONA A PILHA ELETROQUÍMICA?
¹Eletrólito é toda a substância que, dissociada ou ionizada, origina íons
positivos (cátions) e íons negativos (ânions), pela adição de um solvente ou aquecimento. Desta forma torna-se um condutor
de eletricidade.
AB ⇔ A+(cátion)
+ B-(Ânion)
No experimento, fizemos testes com diferentes
substâncias, como Sal de Cozinha (Cloreto de Sódio), Solução Limpa Alumínio
(Solução de vários ácidos), Soda Cáustica (Hidróxido de Sódio) e suco de um
Limão (ácido cítrico) para determinarmos qual seria o melhor condutor de
elétrons em relação a intensidade da tensão elétrica observada e a oxidação dos
eletrodos.
Para entender melhor, precisamos de alguns
conceitos sobre os tipos de eletrólitos sejam eles ácidos, básicos ou sais e o
que acontece dentro de cada ²Célula
Eletroquímica e a ³Força
Eletromotriz em cada uma delas quando ligadas em série.
Eletrólito Forte e Eletrólito Fraco
Eletrólito forte é uma substância que está completamente ionizada
em solvente. Suas soluções conduzem eletricidade melhor que o soluto puro. Os
eletrólitos são oferecidos normalmente por substâncias iônicas ionizáveis. Em
nossos experimentos, observamos que o suco de limão mostrou-se um eletrólito
forte, como observado na imagem abaixo.
Entretanto, como usamos o suco puro do limão, não conhecíamos a concentração do mesmo, rapidamente observou-se a oxidação dos eletrodos, formando um Óxido em ambos, entretanto este foi o eletrólito que mais gerou tensão.
Quando utilizamos o limpa alumínio, observamos uma
boa tensão elétrica e pouca oxidação dos eletrodos, mas não montamos a pilha em
série, como observa-se na figura.
Na nossa montagem original, utilizamos o sal de
cozinha (Cloreto de Sódio) como eletrólito base para finalizarmos os testes com
o led RGB, pois apresentou baixa oxidação dos eletrodos e uma boa tensão de
corrente como pode ser observada da imagem.
Eletrólito fraco é uma substância molecular que está parcialmente ionizada em solução, ou seja, possui íons livres na solução, assim como possui moléculas, que caracteriza a solução pela pouca condutividade elétrica. O eletrólito fraco e os íons ficam em equilíbrio com moléculas não dissociadas. O exemplo de eletrólito fraco que observamos em nossos testes foi quando utilizamos a Soda Cáustica (Hidróxido de Sódio) como pode-se observar na imagem.
Não-eletrólito: Se o composto não dissocia em solução. Por exemplo a glicose, etanol, sacarose etc.
Solução eletrolítica
É a solução que contém os íons livres derivados do
eletrólito. Quando o eletrólito dissocia parcialmente, estes íons coexistem em
equilíbrio com este eletrólito. Devido a existência de íons livres, a solução
eletrolítica tem a capacidade de conduzir a corrente elétrica.
Reação espontânea e Pilha de Volta
Reações
espontâneas acontecem em células eletroquímicas. 4Pilha é qualquer dispositivo no qual
uma reação de oxirredução espontânea produz corrente elétrica. Cátodo é o eletrodo no qual há redução
(ganho de elétrons). É o pólo positivo da
pilha. Ânodo é o eletrodo no
qual há oxidação (perda de elétrons). É o pólo negativo da pilha. Os elétrons saem do ânodo (pólo negativo)
e entram no cátodo (pólo positivo) da pilha.
Força Eletromotriz e
Potencial de Redução e de Oxidação
Antes de realizar a montagem de
uma pilha, é necessário saber qual metal vai perder e qual metal vai ganhar
elétrons. Para conseguir responder à esta questão, devemos conhecer o conceito
de potencial de redução e o potencial de oxidação.
O potencial de
redução e de oxidação são medidos em volt
(V) e é
representado pelo símbolo E°.
Onde:
ΔE°=variação de potencial
E° = diferença de potencial (padrão)
E°RED = potencial de redução
E°OX = potencial de oxidação
Padrão: 25°C e 1atm
Pode-se utilizar qualquer uma
destas fórmulas, dependendo dos dados que são fornecidos.
A diferença de potencial pode ser chamada também de força eletromotriz (fem).
Quanto maior o E°RED mais o
metal se reduz.
Quanto maior o E°OX mais o metal se oxida.
Em geral, são usadas tabelas
com potenciais padrão de redução para indicar se o metal irá se reduzir ou
oxidar.
Veja o exemplo:
E°RED Cu = + 0,34V
E°RED Zn = - 0,76V
a) Qual metal sofrerá redução?
O metal que sofrerá redução é o cobre (Cu) porque possui maior valor, maior
tendência a reduzir.
b) Qual o valor da ddp desta pilha ou diferença de potencial?
c) Descreva a reação global dos eletrodos.
PRÓXIMOS PASSOS...
Depois de construir e analisar o funcionamento da pilha eletroquímica, em nossa próxima postagem traremos a correlação entre a os espectros de luz emitidos pelo Led RGB e seus respectivos comprimentos de onda a partir do experimento da pilha alternativa.
REFERÊNCIAS
