PILHA DE DANIELL
sábado, 6 de março de 2010
, Posted by Ricardo D.S. at 12:12 AM
Pilha é uma mini-usina portátil que transforma energia química em energia elétrica. Atua como uma bomba de elétrons, removendo-os de um pólo negativo (ânodo) e empurrando-os para um pólo positivo (cátodo).
A reação química que consome/libera elétrons no interior da célula, é denominada reação de oxi-redução. Enquanto está ocorrendo a reação, há um fluxo constante de íons através de uma substância líquida ou pastosa (eletrólito), com obtenção de energia elétrica.
As baterias, assim como as pilhas, têm dois pólos, um positivo e outro negativo. Os elétrons saem do pólo positivo e são recolhidos no pólo negativo. A eletricidade só é gerada quando os dois pólos estão em contato em um circuito fechado, como em uma aparelhagem ou em um celular ligado.
Na maioria dos sistemas químicos de pilhas, o cátodo fornece o agente oxidante (geralmente um óxido metálico) e o ânodo (geralmente constituído de um metal) sofre uma oxidação ou corrosão. A reação química é produzida pelos dois eletrodos, os quais são introduzidos em um eletrólito líquido ou pastoso.
A História da Pilha
Embora o homem conhecesse a eletricidade desde a Grécia antiga, seu aproveitamento e o conhecimento de sua natureza só começou a surgir a partir do fim do século XVIII. Nessa época, a eletricidade era produzida por fricção (eletricidade estática), não se conhecia ainda a corrente elétrica, tal como chamamos hoje. Alessandro Volta (1745-1827) professor de Física, compreendeu que a eletricidade não havia sido gerada pelo animal, mas pelos metais diferentes mergulhados no mesmo meio líquido (o corpo animal contém líquido). Em 1795, conseguiu obter eletricidade, mergulhando um pedaço de cobre e um de zinco em uma solução de ácido sulfúrico, construindo o primeiro gerador elétrico. Para aumentar o efeito do seu gerador, Volta empilhou laminas de cobre e zinco, separadas por panos úmidos em solução de ácido. Esse dispositivo ficou conhecido como pilha de Volta ou simplesmente pilha.
A Pilha
Devido às reações químicas entre os metais e o líquido, o cobre fica com a carga positiva e o zinco fica com carga negativa. De acordo com a antiga teoria do fluido elétrico, havia excesso de fluido no cobre e falta de fluido no zinco. Esse desequilíbrio foi chamado de tensão elétrica. O cobre e o zinco foram chamados de pólo positivo e pólo negativo da pilha.Unindo-se os metais por meio de um fio condutor, estabelece-se uma corrente elétrica. Segundo a teoria do fluido elétrico, o fluido escoa pelo fio, do pólo positivo para o pólo negativo.
Eletrodos
Eletrodos são condutores que proporcionam a passagem de corrente elétrica de um sistema para outro. Uma placa metálica, por exemplo, pode ser um eletrodo, ao transferir ou receber elétrons, quando mergulhada em uma solução eletrolítica.
Em algumas situações práticas, os eletrodos podem participar das reações, sendo consumidos ou sofrendo deposição, e, nesse caso, são denominados eletrodos ativos. Eletrodos de pilhas são exemplos de eletrodos ativos. No entanto, existem situações nas quais os eletrodos servem simplesmente de meio para a passagem de corrente elétrica; nesse caso são denominados eletrodos inertes. Grafite, platina e ouro são ótimas substâncias para a produção de eletrodos inertes.
Oxidação e Redução
Oxidação é um processo que resulta na perda de um ou mais elétrons pelas substâncias (átomos, íons ou moléculas). Quando um elemento está sendo oxidado, seu estado de oxidação altera-se para valores mais positivos. O agente oxidante é aquele que aceita elétrons e é reduzido durante o processo.
Redução é, por sua vez, um processo que resulta em ganho de um ou mais elétrons pelas substâncias (átomos, íons ou moléculas). Quando um elemento está sendo reduzido, seu estado de oxidação atinge valores mais negativos (ou menos positivos). O agente de redução é conseqüentemente aquele que perde elétrons e que se oxida no processo.
A oxidação e a redução sempre ocorrem simultaneamente, pois a liberação de elétrons por uma substância implica na recepção deste elétron por outra. Considerando-se a oxidação de um elemento, devemos ter em mente que, necessariamente e na mesma ocasião, está havendo a redução de outra substância, isso quer dizer que reações de óxido-redução são processos que envolvem transferência de cargas.
Pilha de Daniell
A tendência de perder ou doar elétrons das substâncias, visando o equilíbrio, gera um tema de estudo na química, conhecido como Eletroquímica. Reações de oxi-redução tanto podem gerar corrente elétrica, como serem iniciadas por uma corrente elétrica. Esta última recebe o nome especial de eletrólise, e a primeira é responsável pelos dispositivos conhecidos como pilhas, baterias e acumuladores.
Em 1836, John Frederic Daniell criou um tipo de pilha usando zinco e cobre metálicos e soluções de sulfato de cobre e de zinco. Esta pilha foi rapidamente incorporada pelos Ingleses e Americanos em seus sistemas telegráficos. A Pilha de Daniell, como é conhecida, é um experimento clássico e fácil de se realizar, e que ilustra com propriedade os fenômenos elétricos de uma reação de oxi-redução com formação de íons.
A pilha de Daniell é construída usando-se um eletrodo de zinco metálico, que é embebido numa solução de sulfato de zinco, e um eletrodo de cobre metálico, que é então embebido numa solução de sulfato cúprico. As duas soluções são postas em contato através de uma superfície porosa, de modo que não se misturem, mas íons possam atravessá-la. Alternativamente, uma ponte salina, que pode ser um tubo contendo em seu interior uma solução salina, tipo NaCl, fechado por material poroso, interligando as soluções de sulfato cúprico e de zinco.
Os dois eletrodos são ligados através de fios a um voltímetro ou outro equipamento, que fará a detecção ou uso da corrente elétrica gerada pela pilha. A reação envolvida nesta pilha pode ser ilustrada pelas seguintes equações:
Zn + CuSO4 --> ZnSO4 + Cu (1)
Zn --> Zn++ + 2e-
Cu++ + 2e- --> Cu (2)
Zn + Cu++ --> Zn++ + Cu (3)
A equação (1) representa de maneira global o que está acontecendo com as soluções e metais. O zinco metálico reage com o sulfato cúprico, produzindo sulfato de zinco e cobre metálico.
A equação (2) mostra que isso decorre da oxidação do zinco, que perde 2 elétrons e transforma-se num íon. Estes elétrons são transferidos pelo fio por atração até o eletrodo de cobre, que está apto a receber estes elétrons. Íons livres Cu++ na solução são então atraídos para o eletrodo de cobre carregado. Estes íons são reduzidos, transformando-se em Cu0 e depositando-se por sobre a superfície do eletrodo, equilibrando as cargas. Os íons positivos Zn++ criados pelo eletrodo de zinco passam para a solução de sulfato de zinco. Para cada átomo de cobre que se deposita sobre o eletrodo de cobre, um átomo de zinco passa para a solução, doando dois elétrons para o eletrodo de zinco.
A equação (3) representa o resultado, a dissolução de átomos de zinco para sua forma iônica, o que corresponde ao depósito de íons de cobre em sua forma metálica.
Os elétrons fornecidos pelos átomos de zinco passam pelo fio de interligação, fornecendo corrente para o dispositivo a ele ligado. Se não houvesse contato entre as duas soluções (chamadas de eletrólitos), através do vaso poroso ou da ponte salina, os elétrons passariam rapidamente para o cobre (que tende a receber elétrons do zinco) e, ao se concentrarem na placa de cobre, as forças de repulsão interromperiam o fluxo de elétrons. O fluxo dessa maneira interrompe-se muito rapidamente e não há como aproveitar a geração de energia elétrica. Banhando-se os eletrodos em eletrólitos, que são soluções condutoras geralmente salinas ou ácidas, e permitindo que essas duas soluções troquem íons, haverá fluxo de cargas em ambas direções, permitindo que o efeito de geração de corrente elétrica perdure até que o eletrodo de zinco se consuma (pois o eletrodo de zinco corrói-se no processo), ou que o eletrodo de cobre sofra grande acúmulo de Cu0 que impeça o contato com a solução. Ainda, pode haver formação de hidrogênio no eletrodo de cobre e haverá depósito de óxidos no eletrodo de zinco, o que servirá de barreira entre o metal e o eletrólito. Este fenômeno é conhecido como polarização dos eletrodos.
Com o tempo, íons Zn++ vindos do eletrodo de zinco, combinados com cargas que passam através da ponte salina, aumentarão a concentração de sulfato de zinco em um recipiente ou meia-célula, enquanto que paralelamente haverá redução de concentração na solução de sulfato de cobre, por perda de íons Cu++. Isso provocará diminuição gradual da corrente elétrica, até que a reação cesse e pilha é considerada esgotada. Os íons Zn++ acabarão por finalmente alcançar o eletrodo de cobre, envolvendo-o e bloqueando qualquer movimento de íons Cu++, polarizando este eletrodo.
Em suma, a pilha ou célula eletroquímica é um dispositivo que transforma energia química em energia elétrica. Uma reação de oxi-redução é estabelecida, estando o oxidante e redutor separados em compartimentos diferentes, de modo que o redutor seja obrigado a ceder seus elétrons através de um fio ou circuito externo.
As Células Galvânicas
Essa bateria e um exemplo de uma célula eletroquímica. Em geral, uma célula eletroquímica é um dispositivo no qual corrente - um fluxo de elétrons através de um circuito – é produzida por uma reação química espontânea ou é usada para forçar a ocorrência de uma reação não espontânea é usada para gerar uma corrente elétrica. Tecnicamente uma “bateria” é uma coleção de células unidas em série, de forma que a voltagem produzida á a soma das voltagens de cada célula unidas em série, de forma que a voltagem de cada célula.
Exemplos de Células Galvânicas
Uma célula galvânica consiste de dois eletrodos, ou condutores metálicos, que fazem contato elétrico com o conteúdo da célula, e um eletrólito, um meio condutor iônico, dentro da célula. O eletrólito é tipicamente uma solução aquosa de um composto iônico, embora as células mais avançadas façam uso de uma variedade de materiais exóticos.
A oxidação ocorre em um dos eletrodos, e os elétrons viajam através de um circuito externo ate o outro eletrodo, onde eles provocam a redução. O local da oxidação e chamado ânodo e o da redução e chamado de cátodo
A célula de Daniel (ou pilha de Daniell) é um exemplo antigo de célula galvânica. Ela foi inventada pelo químico britânico John Daniell em 1836, quando o crescimento da telegrafia criou uma necessidade urgente por uma fonte de corrente elétrica confiável e estável. Embora os elétrons não tivessem ainda sido descobertos. Daniell teve a percepção de que poderia arranjar a reação para realizar trabalho, fazendo a separação das semi-reações de oxidação e de redução em sua célula. A reação química é a mesma, mas os reagentes estão separados por uma vasilha porosa. Para que os elétrons passem dos átomos de zinco para os íons Cu 2+, eles devem passar através de um circuito externo (o fio e a lâmpada); e à medida que eles vão de um eletrodo ao outro, podem ser usados para realizar trabalho acendendo a lâmpada.
Na célula de Daniel, as soluções de sulfato de zinco e de sulfato de cobre (II) se encontram dentro da barreira porosa para completar o circuito. Entretanto, quando íons diferentes misturam-se, isto afeta a voltagem medida de tão variadas maneiras, que são difíceis de medir. Para prevenir a mistura das soluções, os químicos usam ponte salina para unir os dois compartimentos de eletrodo e completam assim o circuito elétrico. Uma ponte salina típica consiste de um gel contendo uma solução salina aquosa concentrada em tubo em forma de ponte. A ponte permite o fluxo de íons, e assim completa o circuito elétrico, mas são íons que não afetam a reação da célula (KCL).
Pilhas Recarregáveis
Com a popularização de eletrônicos, como máquinas digitais, GPS e MP3 players, pilhas recarregáveis passaram a ser um bom negócio para quem usa muito esses equipamentos. As baterias renováveis, apesar de mais caras do que as descartáveis, no longo prazo, acabam sendo mais econômicas para o bolso do consumidor.
Segundo Darci Polastre, gerente de vendas da Abitron Oth e especialista em equipamentos de informática, o uso desses dispositivos pode gerar gastos até 400 vezes menores, quando comparado a pilhas descartáveis.
Os preços das baterias renováveis variam de R$ 20 a R$ 60, de acordo com a marca, e os carregadores, entre R$ 20 a R$ 100, dependendo do fabricante. O ideal é comprar carregadores da mesma marca das pilhas. Cada bateria permite até 1mil recargas. “As baterias convencionais do tipo alcalina, mesmo sendo as mais duráveis do mercado, acabam saindo bem mais caras para o usuário que usá-las em equipamentos como câmeras digitais”, justifica o especialista.
Com a popularização de eletrônicos, como máquinas digitais, GPS e MP3 players, pilhas recarregáveis passaram a ser um bom negócio para quem usa muito esses equipamentos. As baterias renováveis, apesar de mais caras do que as descartáveis, no longo prazo, acabam sendo mais econômicas para o bolso do consumidor. O uso desses dispositivos pode gerar gastos até 400 vezes menores, quando comparado a pilhas descartáveis.
Os preços das baterias renováveis variam de R$ 20 a R$ 60, de acordo com a marca, e os carregadores, entre R$ 20 a R$ 100, dependendo do fabricante. O ideal é comprar carregadores da mesma marca das pilhas. Cada bateria permite até 1mil recargas. As baterias convencionais do tipo alcalina, mesmo sendo as mais duráveis do mercado, acabam saindo bem mais caras para o usuário que usá-las em equipamentos como câmeras digitais.
A capacidade das pilhas é medida em miliampéres por hora (mAh). Logo, para avaliar quanto vai durar a carga é preciso saber o quanto o aparelho consome. Por exemplo, um equipamento com consumo de 200 mA que utilize uma pilha de 1000 mAh funcionará por cerca de 5 horas. O cálculo não é preciso, já que outros fatores influenciam no consumo. O tempo de uso varia muito. Depende de quanto tempo o aparelho vai ficar ligado e em uso. Uma pilha recarregável parada chega a perder 15% da sua carga por mês.
Já em relação ao medidor de carga de baterias, é comum eles apontarem uma carga abaixo do que a pilha realmente tem. Esses medidores são softwares do próprio equipamento eletrônico e para eles é muito difícil avaliar com precisão o que acontece na parte interna da pilha. Além disso, alguns aparelhos são preparados para pilhas comuns, de 1,5V, e as recarregáveis são de 1,2V. Logo, mesmo depois da recarga completa, o indicador não apontará 100% de carga.
Tipos de Pilhas
Na hora de comprar um conjunto de pilhas recarregáveis é importante considerar os tipos de tecnologia disponíveis. O primeiro tipo que surgiu no mercado é o NiCd (Nickel Cadmium), em português Níquel Cádmio. “Este modelo tem menor tempo de vida útil e capacidade de carga. Além disso, essa bateria sofre de "efeito memória" com o tempo. Por isso, estão cada vez mais em desuso”, alerta Polastre.
Outro exemplo de pilha recarregável são as NiMH (Níquel-Metal Hydride), ou Níquel Metal Hidreto. “Este tipo está entre os mais usados do momento. Elas oferecem maior capacidade e tempo de vida e são menos poluentes, já que não contêm cádmio em sua composição”. Outra vantagem é que elas não têm do efeito memória.
Existe também o modelo de LiIon (Lithium Íon), ou Lítio Íon. Essas pilhas são as que têm maior tempo de vida útil e capacidade de carga, mas são mais caras e difícil de encontrar nos formatos AA e AAA. O ideal é seguir as instruções do fabricante do equipamento para escolher a bateria.
Dicas de Conservação
Não existe muito segredo para conservar pilhas recarregáveis. Mas há algumas recomendações de praxe, como não deixar a pilha muito tempo dentro do equipamento. Se o aparelho não estiver em uso, não é bom deixar a pilha nele mais do que quatro dias porque pode ocorrer vazamento.
Outra dica é ficar atento ao fabricante e às especificações técnicas do produto que usará a pilha, evitar quedas e não deixar as baterias recarregáveis em lugares quentes. Já durante a recarga, a transmissão de corrente elétrica entre pilha e carregador pode gerar aquecimento. Por isso é importante escolher um carregador capaz de identificar quando a pilha está totalmente carregada para cortar a corrente. O superaquecimento pode fazer a pilha vazar e, na pior das hipóteses, explodir.
A reação química que consome/libera elétrons no interior da célula, é denominada reação de oxi-redução. Enquanto está ocorrendo a reação, há um fluxo constante de íons através de uma substância líquida ou pastosa (eletrólito), com obtenção de energia elétrica.
As baterias, assim como as pilhas, têm dois pólos, um positivo e outro negativo. Os elétrons saem do pólo positivo e são recolhidos no pólo negativo. A eletricidade só é gerada quando os dois pólos estão em contato em um circuito fechado, como em uma aparelhagem ou em um celular ligado.
Na maioria dos sistemas químicos de pilhas, o cátodo fornece o agente oxidante (geralmente um óxido metálico) e o ânodo (geralmente constituído de um metal) sofre uma oxidação ou corrosão. A reação química é produzida pelos dois eletrodos, os quais são introduzidos em um eletrólito líquido ou pastoso.
A História da Pilha
Embora o homem conhecesse a eletricidade desde a Grécia antiga, seu aproveitamento e o conhecimento de sua natureza só começou a surgir a partir do fim do século XVIII. Nessa época, a eletricidade era produzida por fricção (eletricidade estática), não se conhecia ainda a corrente elétrica, tal como chamamos hoje. Alessandro Volta (1745-1827) professor de Física, compreendeu que a eletricidade não havia sido gerada pelo animal, mas pelos metais diferentes mergulhados no mesmo meio líquido (o corpo animal contém líquido). Em 1795, conseguiu obter eletricidade, mergulhando um pedaço de cobre e um de zinco em uma solução de ácido sulfúrico, construindo o primeiro gerador elétrico. Para aumentar o efeito do seu gerador, Volta empilhou laminas de cobre e zinco, separadas por panos úmidos em solução de ácido. Esse dispositivo ficou conhecido como pilha de Volta ou simplesmente pilha.
A Pilha
Devido às reações químicas entre os metais e o líquido, o cobre fica com a carga positiva e o zinco fica com carga negativa. De acordo com a antiga teoria do fluido elétrico, havia excesso de fluido no cobre e falta de fluido no zinco. Esse desequilíbrio foi chamado de tensão elétrica. O cobre e o zinco foram chamados de pólo positivo e pólo negativo da pilha.Unindo-se os metais por meio de um fio condutor, estabelece-se uma corrente elétrica. Segundo a teoria do fluido elétrico, o fluido escoa pelo fio, do pólo positivo para o pólo negativo.
Eletrodos
Eletrodos são condutores que proporcionam a passagem de corrente elétrica de um sistema para outro. Uma placa metálica, por exemplo, pode ser um eletrodo, ao transferir ou receber elétrons, quando mergulhada em uma solução eletrolítica.
Em algumas situações práticas, os eletrodos podem participar das reações, sendo consumidos ou sofrendo deposição, e, nesse caso, são denominados eletrodos ativos. Eletrodos de pilhas são exemplos de eletrodos ativos. No entanto, existem situações nas quais os eletrodos servem simplesmente de meio para a passagem de corrente elétrica; nesse caso são denominados eletrodos inertes. Grafite, platina e ouro são ótimas substâncias para a produção de eletrodos inertes.
Oxidação e Redução
Oxidação é um processo que resulta na perda de um ou mais elétrons pelas substâncias (átomos, íons ou moléculas). Quando um elemento está sendo oxidado, seu estado de oxidação altera-se para valores mais positivos. O agente oxidante é aquele que aceita elétrons e é reduzido durante o processo.
Redução é, por sua vez, um processo que resulta em ganho de um ou mais elétrons pelas substâncias (átomos, íons ou moléculas). Quando um elemento está sendo reduzido, seu estado de oxidação atinge valores mais negativos (ou menos positivos). O agente de redução é conseqüentemente aquele que perde elétrons e que se oxida no processo.
A oxidação e a redução sempre ocorrem simultaneamente, pois a liberação de elétrons por uma substância implica na recepção deste elétron por outra. Considerando-se a oxidação de um elemento, devemos ter em mente que, necessariamente e na mesma ocasião, está havendo a redução de outra substância, isso quer dizer que reações de óxido-redução são processos que envolvem transferência de cargas.
Pilha de Daniell
A tendência de perder ou doar elétrons das substâncias, visando o equilíbrio, gera um tema de estudo na química, conhecido como Eletroquímica. Reações de oxi-redução tanto podem gerar corrente elétrica, como serem iniciadas por uma corrente elétrica. Esta última recebe o nome especial de eletrólise, e a primeira é responsável pelos dispositivos conhecidos como pilhas, baterias e acumuladores.
Em 1836, John Frederic Daniell criou um tipo de pilha usando zinco e cobre metálicos e soluções de sulfato de cobre e de zinco. Esta pilha foi rapidamente incorporada pelos Ingleses e Americanos em seus sistemas telegráficos. A Pilha de Daniell, como é conhecida, é um experimento clássico e fácil de se realizar, e que ilustra com propriedade os fenômenos elétricos de uma reação de oxi-redução com formação de íons.
A pilha de Daniell é construída usando-se um eletrodo de zinco metálico, que é embebido numa solução de sulfato de zinco, e um eletrodo de cobre metálico, que é então embebido numa solução de sulfato cúprico. As duas soluções são postas em contato através de uma superfície porosa, de modo que não se misturem, mas íons possam atravessá-la. Alternativamente, uma ponte salina, que pode ser um tubo contendo em seu interior uma solução salina, tipo NaCl, fechado por material poroso, interligando as soluções de sulfato cúprico e de zinco.
Os dois eletrodos são ligados através de fios a um voltímetro ou outro equipamento, que fará a detecção ou uso da corrente elétrica gerada pela pilha. A reação envolvida nesta pilha pode ser ilustrada pelas seguintes equações:
Zn + CuSO4 --> ZnSO4 + Cu (1)
Zn --> Zn++ + 2e-
Cu++ + 2e- --> Cu (2)
Zn + Cu++ --> Zn++ + Cu (3)
A equação (1) representa de maneira global o que está acontecendo com as soluções e metais. O zinco metálico reage com o sulfato cúprico, produzindo sulfato de zinco e cobre metálico.
A equação (2) mostra que isso decorre da oxidação do zinco, que perde 2 elétrons e transforma-se num íon. Estes elétrons são transferidos pelo fio por atração até o eletrodo de cobre, que está apto a receber estes elétrons. Íons livres Cu++ na solução são então atraídos para o eletrodo de cobre carregado. Estes íons são reduzidos, transformando-se em Cu0 e depositando-se por sobre a superfície do eletrodo, equilibrando as cargas. Os íons positivos Zn++ criados pelo eletrodo de zinco passam para a solução de sulfato de zinco. Para cada átomo de cobre que se deposita sobre o eletrodo de cobre, um átomo de zinco passa para a solução, doando dois elétrons para o eletrodo de zinco.
A equação (3) representa o resultado, a dissolução de átomos de zinco para sua forma iônica, o que corresponde ao depósito de íons de cobre em sua forma metálica.
Os elétrons fornecidos pelos átomos de zinco passam pelo fio de interligação, fornecendo corrente para o dispositivo a ele ligado. Se não houvesse contato entre as duas soluções (chamadas de eletrólitos), através do vaso poroso ou da ponte salina, os elétrons passariam rapidamente para o cobre (que tende a receber elétrons do zinco) e, ao se concentrarem na placa de cobre, as forças de repulsão interromperiam o fluxo de elétrons. O fluxo dessa maneira interrompe-se muito rapidamente e não há como aproveitar a geração de energia elétrica. Banhando-se os eletrodos em eletrólitos, que são soluções condutoras geralmente salinas ou ácidas, e permitindo que essas duas soluções troquem íons, haverá fluxo de cargas em ambas direções, permitindo que o efeito de geração de corrente elétrica perdure até que o eletrodo de zinco se consuma (pois o eletrodo de zinco corrói-se no processo), ou que o eletrodo de cobre sofra grande acúmulo de Cu0 que impeça o contato com a solução. Ainda, pode haver formação de hidrogênio no eletrodo de cobre e haverá depósito de óxidos no eletrodo de zinco, o que servirá de barreira entre o metal e o eletrólito. Este fenômeno é conhecido como polarização dos eletrodos.
Com o tempo, íons Zn++ vindos do eletrodo de zinco, combinados com cargas que passam através da ponte salina, aumentarão a concentração de sulfato de zinco em um recipiente ou meia-célula, enquanto que paralelamente haverá redução de concentração na solução de sulfato de cobre, por perda de íons Cu++. Isso provocará diminuição gradual da corrente elétrica, até que a reação cesse e pilha é considerada esgotada. Os íons Zn++ acabarão por finalmente alcançar o eletrodo de cobre, envolvendo-o e bloqueando qualquer movimento de íons Cu++, polarizando este eletrodo.
Em suma, a pilha ou célula eletroquímica é um dispositivo que transforma energia química em energia elétrica. Uma reação de oxi-redução é estabelecida, estando o oxidante e redutor separados em compartimentos diferentes, de modo que o redutor seja obrigado a ceder seus elétrons através de um fio ou circuito externo.
As Células Galvânicas
Essa bateria e um exemplo de uma célula eletroquímica. Em geral, uma célula eletroquímica é um dispositivo no qual corrente - um fluxo de elétrons através de um circuito – é produzida por uma reação química espontânea ou é usada para forçar a ocorrência de uma reação não espontânea é usada para gerar uma corrente elétrica. Tecnicamente uma “bateria” é uma coleção de células unidas em série, de forma que a voltagem produzida á a soma das voltagens de cada célula unidas em série, de forma que a voltagem de cada célula.
Exemplos de Células Galvânicas
Uma célula galvânica consiste de dois eletrodos, ou condutores metálicos, que fazem contato elétrico com o conteúdo da célula, e um eletrólito, um meio condutor iônico, dentro da célula. O eletrólito é tipicamente uma solução aquosa de um composto iônico, embora as células mais avançadas façam uso de uma variedade de materiais exóticos.
A oxidação ocorre em um dos eletrodos, e os elétrons viajam através de um circuito externo ate o outro eletrodo, onde eles provocam a redução. O local da oxidação e chamado ânodo e o da redução e chamado de cátodo
A célula de Daniel (ou pilha de Daniell) é um exemplo antigo de célula galvânica. Ela foi inventada pelo químico britânico John Daniell em 1836, quando o crescimento da telegrafia criou uma necessidade urgente por uma fonte de corrente elétrica confiável e estável. Embora os elétrons não tivessem ainda sido descobertos. Daniell teve a percepção de que poderia arranjar a reação para realizar trabalho, fazendo a separação das semi-reações de oxidação e de redução em sua célula. A reação química é a mesma, mas os reagentes estão separados por uma vasilha porosa. Para que os elétrons passem dos átomos de zinco para os íons Cu 2+, eles devem passar através de um circuito externo (o fio e a lâmpada); e à medida que eles vão de um eletrodo ao outro, podem ser usados para realizar trabalho acendendo a lâmpada.
Na célula de Daniel, as soluções de sulfato de zinco e de sulfato de cobre (II) se encontram dentro da barreira porosa para completar o circuito. Entretanto, quando íons diferentes misturam-se, isto afeta a voltagem medida de tão variadas maneiras, que são difíceis de medir. Para prevenir a mistura das soluções, os químicos usam ponte salina para unir os dois compartimentos de eletrodo e completam assim o circuito elétrico. Uma ponte salina típica consiste de um gel contendo uma solução salina aquosa concentrada em tubo em forma de ponte. A ponte permite o fluxo de íons, e assim completa o circuito elétrico, mas são íons que não afetam a reação da célula (KCL).
Pilhas Recarregáveis
Com a popularização de eletrônicos, como máquinas digitais, GPS e MP3 players, pilhas recarregáveis passaram a ser um bom negócio para quem usa muito esses equipamentos. As baterias renováveis, apesar de mais caras do que as descartáveis, no longo prazo, acabam sendo mais econômicas para o bolso do consumidor.
Segundo Darci Polastre, gerente de vendas da Abitron Oth e especialista em equipamentos de informática, o uso desses dispositivos pode gerar gastos até 400 vezes menores, quando comparado a pilhas descartáveis.
Os preços das baterias renováveis variam de R$ 20 a R$ 60, de acordo com a marca, e os carregadores, entre R$ 20 a R$ 100, dependendo do fabricante. O ideal é comprar carregadores da mesma marca das pilhas. Cada bateria permite até 1mil recargas. “As baterias convencionais do tipo alcalina, mesmo sendo as mais duráveis do mercado, acabam saindo bem mais caras para o usuário que usá-las em equipamentos como câmeras digitais”, justifica o especialista.
Com a popularização de eletrônicos, como máquinas digitais, GPS e MP3 players, pilhas recarregáveis passaram a ser um bom negócio para quem usa muito esses equipamentos. As baterias renováveis, apesar de mais caras do que as descartáveis, no longo prazo, acabam sendo mais econômicas para o bolso do consumidor. O uso desses dispositivos pode gerar gastos até 400 vezes menores, quando comparado a pilhas descartáveis.
Os preços das baterias renováveis variam de R$ 20 a R$ 60, de acordo com a marca, e os carregadores, entre R$ 20 a R$ 100, dependendo do fabricante. O ideal é comprar carregadores da mesma marca das pilhas. Cada bateria permite até 1mil recargas. As baterias convencionais do tipo alcalina, mesmo sendo as mais duráveis do mercado, acabam saindo bem mais caras para o usuário que usá-las em equipamentos como câmeras digitais.
A capacidade das pilhas é medida em miliampéres por hora (mAh). Logo, para avaliar quanto vai durar a carga é preciso saber o quanto o aparelho consome. Por exemplo, um equipamento com consumo de 200 mA que utilize uma pilha de 1000 mAh funcionará por cerca de 5 horas. O cálculo não é preciso, já que outros fatores influenciam no consumo. O tempo de uso varia muito. Depende de quanto tempo o aparelho vai ficar ligado e em uso. Uma pilha recarregável parada chega a perder 15% da sua carga por mês.
Já em relação ao medidor de carga de baterias, é comum eles apontarem uma carga abaixo do que a pilha realmente tem. Esses medidores são softwares do próprio equipamento eletrônico e para eles é muito difícil avaliar com precisão o que acontece na parte interna da pilha. Além disso, alguns aparelhos são preparados para pilhas comuns, de 1,5V, e as recarregáveis são de 1,2V. Logo, mesmo depois da recarga completa, o indicador não apontará 100% de carga.
Tipos de Pilhas
Na hora de comprar um conjunto de pilhas recarregáveis é importante considerar os tipos de tecnologia disponíveis. O primeiro tipo que surgiu no mercado é o NiCd (Nickel Cadmium), em português Níquel Cádmio. “Este modelo tem menor tempo de vida útil e capacidade de carga. Além disso, essa bateria sofre de "efeito memória" com o tempo. Por isso, estão cada vez mais em desuso”, alerta Polastre.
Outro exemplo de pilha recarregável são as NiMH (Níquel-Metal Hydride), ou Níquel Metal Hidreto. “Este tipo está entre os mais usados do momento. Elas oferecem maior capacidade e tempo de vida e são menos poluentes, já que não contêm cádmio em sua composição”. Outra vantagem é que elas não têm do efeito memória.
Existe também o modelo de LiIon (Lithium Íon), ou Lítio Íon. Essas pilhas são as que têm maior tempo de vida útil e capacidade de carga, mas são mais caras e difícil de encontrar nos formatos AA e AAA. O ideal é seguir as instruções do fabricante do equipamento para escolher a bateria.
Dicas de Conservação
Não existe muito segredo para conservar pilhas recarregáveis. Mas há algumas recomendações de praxe, como não deixar a pilha muito tempo dentro do equipamento. Se o aparelho não estiver em uso, não é bom deixar a pilha nele mais do que quatro dias porque pode ocorrer vazamento.
Outra dica é ficar atento ao fabricante e às especificações técnicas do produto que usará a pilha, evitar quedas e não deixar as baterias recarregáveis em lugares quentes. Já durante a recarga, a transmissão de corrente elétrica entre pilha e carregador pode gerar aquecimento. Por isso é importante escolher um carregador capaz de identificar quando a pilha está totalmente carregada para cortar a corrente. O superaquecimento pode fazer a pilha vazar e, na pior das hipóteses, explodir.
Currently have 0 comentários: