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Reação eletroquímica na pilha voltaica

1800
  • Alessandro Volta
Pilha voltaica demonstrando reação eletroquímica com eletrodos de zinco e cobre.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A corrente elétrica em um Pilha voltaica é produzido por uma reação redox. No ânodo de zinco, o zinco metálico é oxidado, liberando dois elétrons por átomo ([latex]Zn rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}[/latex]). Esses elétrons viajam através do circuito externo até o cátodo de cobre. Lá, os íons de hidrogênio do eletrólito aquoso são reduzidos, formando gás hidrogênio ([latex]2H^{+} + 2e^{-} rightarrow H_2[/latex]).

O funcionamento da pilha voltaica é regido pelos princípios da eletroquímica. Cada metal possui um potencial de eletrodo diferente, ou seja, uma tendência diferente a perder elétrons. O zinco é mais reativo que o cobre, o que significa que possui um potencial de eletrodo mais negativo e é mais facilmente oxidado. Essa diferença de potencial é o que impulsiona o fluxo de elétrons do zinco (ânodo) para o cobre (cátodo) através de um fio externo. O eletrólito desempenha um papel crucial; ele contém íons que podem se mover entre os eletrodos para equilibrar a carga, completando o circuito elétrico. Em um eletrólito simples de salmoura (NaCl) ou ácido (H₂SO₄), as moléculas de água fornecem os íons de hidrogênio (H⁺) para a reação no cátodo.

A reação global para uma pilha usando um eletrólito de ácido sulfúrico é [latex]Zn + 2H^{+} rightarrow Zn^{2+} + H_2[/latex]. O próprio cobre não reage quimicamente; ele serve como uma superfície nobre e condutora para a redução de íons de hidrogênio. O potencial de uma única célula de zinco-cobre é de aproximadamente 0,76 volts, embora possa variar com a concentração do eletrólito e a temperatura. Esse mecanismo fundamental de conversão de energia química armazenada em energia elétrica é a base de todas as baterias modernas, ainda que com materiais diferentes e projetos mais sofisticados para melhorar a eficiência e a vida útil.

UNESCO Nomenclature: 2203
Eletroquímica

Tipo

Processo Químico

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • O trabalho de Antoine Lavoisier sobre o papel do oxigênio na combustão e oxidação
  • O conceito de elementos químicos e suas séries de reatividade
  • Compreensão dos compostos iônicos e seu comportamento em soluções aquosas.
  • A identificação do gás hidrogênio por Henry Cavendish

Aplicações

  • all modern batteries (alkaline, lead-acid, lithium-ion)
  • células de combustível
  • eletrólise industrial para produção química
  • prevenção da corrosão por meio da proteção catódica
  • eletrorrefino de metais

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: reação redox, ânodo, cátodo, oxidação, redução, eletrólito, potencial de eletrodo, eletroquímica.

Contexto histórico

Reação eletroquímica na pilha voltaica

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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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