células voltaicas
uma célula voltaica é um dispositivo que produz uma corrente elétrica a partir da energia libertada por uma reação espontânea redox em duas meias-células.
Objetivos
Recordar que a redução acontece no cátodo e a oxidação ocorre no ânodo de uma célula voltaica
Pedidas
Pontos-Chave
- a Oxidação descreve a perda de elétrons por uma molécula, átomo ou íon.
- redução descreve o ganho de elétrons por uma molécula, átomo ou íon.
- os electrões fluem sempre do ânodo para o cátodo.
- as meias-células são conectadas por uma ponte salina que permite que os íons na solução se movam de uma meia-célula para a outra, de modo que a reação pode continuar.
termos-chave
- redox: uma reacção química reversível na qual uma reacção é uma oxidação e o reverso é uma redução.meia célula: qualquer das duas partes de uma célula electroquímica que contenha um eléctrodo e um electrólito.célula voltaica: Uma célula, como em uma bateria, na qual uma reação química irreversível gera eletricidade; uma célula que não pode ser recarregada.
uma célula electroquímica é um dispositivo que produz uma corrente eléctrica a partir da energia libertada por uma reacção espontânea redox. Este tipo de célula inclui a célula galvânica, ou voltaica, nomeada em homenagem a Luigi Galvani e Alessandro Volta. Estes cientistas realizaram vários experimentos sobre reações químicas e corrente elétrica durante o final do século XVIII.
As células eletroquímicas têm dois eletrodos condutores, chamados de ânodo e cátodo. O ânodo é definido como o eletrodo onde ocorre a oxidação. O cátodo é o eletrodo onde a redução ocorre. Eletrodos podem ser feitos a partir de quaisquer materiais suficientemente condutores, tais como metais, semicondutores, grafite, e até mesmo polímeros condutores. Entre estes eletrodos está o eletrólito, que contém íons que podem se mover livremente.
A célula voltaica utiliza dois eléctrodos metálicos diferentes, cada um numa solução electrolítica. O ânodo sofrerá oxidação e o cátodo sofrerá redução. O metal do ânodo irá oxidar, indo de um estado de oxidação de 0 (na forma sólida) para um estado de oxidação positivo, e se tornará um íon. No cátodo, o íon metálico na solução irá aceitar um ou mais elétrons do cátodo, e o estado de oxidação do íon irá reduzir para 0. Isto forma um metal sólido que deposita no cátodo. Os dois eletrodos devem ser conectados eletricamente um ao outro, permitindo um fluxo de elétrons que deixam o metal do ânodo e fluem através desta conexão aos íons na superfície do cátodo. Este fluxo de elétrons é uma corrente elétrica que pode ser usada para fazer o trabalho, como girar um motor ou dar energia a uma luz.
exemplo de reação
o princípio operacional da célula voltaica é uma reação simultânea de oxidação e redução, chamada de reação redox. Esta reacção redox consiste em duas meias-reacções. Em uma típica célula voltaica, a par redox é de cobre e de zinco, representados da seguinte meia-reações celulares:
o eletrodo de Zinco (anodo): Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e–
de Cobre do eletrodo (cátodo): Cu2+(aq) + 2 e– → Cu (S)
As células são construídas em provetas separadas. Os eletrodos metálicos são imersos em soluções eletrolíticas. Cada meia célula é conectada por uma ponte de sal, que permite o livre transporte de espécies iônicas entre as duas células. Quando o circuito está completo, a corrente flui e a célula “produz” energia elétrica.
uma célula galvânica ou voltaica: a célula consiste em duas meias-células ligadas através de uma ponte salina ou membrana permeável. Os eletrodos são imersos em soluções eletrolíticas e conectados através de uma carga elétrica.
cobre oxida prontamente o zinco; o ânodo é zinco e o cátodo é cobre. Os ânions nas soluções são sulfatos dos respectivos metais. Quando um dispositivo eletricamente condutor conecta os eletrodos, a reação eletroquímica é:
Zn + Cu2 + → Zn2+ + + Cu