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PILHAS E BATERIAS PRIMÁRIAS: São baterias/pilhas descartáveis, ou seja, não recarregáveis. TIPOS DE PILHAS E BATERIAS: 1. PILHA ÁCIDA OU PILHA DE LECLANCHÉ: Essa pilha também é chamada de pilha de zinco/dióxido de manganês, pois o seu ânodo (polo negativo, que sofre oxidação) é um invólucro de zinco; enquanto o cátodo (polo positivo, que sofre redução) é formado por um bastão de grafite que fica no centro e está envolvido por uma camada de dióxido de manganês, carvão em pó e uma pasta úmida de cloreto de amônio e cloreto de zinco. O cilindro de zinco fica separado das outras substâncias químicas por um papel poroso e, conforme mostram as semirreações nos eletrodos abaixo, o zinco transfere elétrons para o manganês por meio da barra de grafite: • Semirreacões: Ânodo: Zn (s) → Zn 2+ (aq) + 2 e - Cátodo: 2MnO2 (aq) + 2NH4 1+ (aq) + 2e - → 1Mn2O3 (s) + 2NH3 (g) + 1 H2O(l) • Reação Global: Zn (s) + 2MnO2 (aq) + 2NH4 1+ (aq) → Zn 2+ (aq) + Mn2O3 (s) + 2NH3 (g) 2. PILHA ALCALINA: Essa pilha tem o mesmo esquema da pilha ácida (zinco/dióxido de manganês), porém, com a diferença de que o eletrólito é uma base, e não um ácido. No lugar do cloreto de amônio (que é um sal de caráter ácido) é utilizado o hidróxido de sódio ou de potássio. As pilhas alcalinas são mais vantajosas que as ácidas no sentido de que elas têm uma maior durabilidade, em geral, oferecem de 50 a 100% mais energia que uma pilha comum do mesmo tamanho, além de haver menos perigo de vazamentos. Figura 1: Imagem ilustrativa de uma pilha São indicadas principalmente para aparelhos que exigem descargas rápidas e mais intensas, como rádios, tocadores de CD/DVD e MP3 portáteis, lanternas, câmeras fotográficas digitais etc. As reações que ocorrem nessa pilha são: • Semirreações: Ânodo: Zn + 2OH → ZnO + H2O + 2e - Cátodo: 2MnO2 + H2O + 2e -→ Mn2O3 + 2OH • Reação Global: Zn +2MnO2→ ZnO + Mn2O3 3. BATERIAS DE LÍTIO: O ânodo é o lítio, e o cátodo é o dióxido de manganês, e o eletrólito é uma solução salina. • Semirreações: Ânodo: Li → Li+ + e− Cátodo: MnO2 + Li + + e− → MnO2(Li) • Reação Global: Li + MnO2 → MnO2(Li) Figura 2: Exemplo de bateria de lítio, encontradas no interior de computadores para manutenção da memória ROM. PILHAS E BATERIAS SECUNDÁRIAS As pilhas e baterias secundárias são aquelas que podem ser recarregadas, tais como a bateria dos automóveis (de chumbo/ácido) e a dos celulares (de íon lítio). As pilhas e baterias são dispositivos que transformam energia química (por meio de reações de oxidorredução) em energia elétrica. Elas podem ser classificadas em dois tipos: primárias e secundárias. Como vimos anteriormente, as pilhas e baterias primárias são aquelas que não podem ser recarregadas. Uma vez que a reação de transferência de elétrons cessa, a pilha para de funcionar, tendo em vista que suas reações não são reversíveis. Já as pilhas e baterias secundárias são recarregáveis e podem ser usadas inúmeras vezes. Os dois principais exemplos de baterias secundárias: são as baterias de automóveis e as baterias de celulares. 4. BATERIA DE CHUMBO: Essa bateria, comumente encontrada em automóveis, é formada por placas de chumbo (Pb) ligadas ao conector negativo e colocadas intercaladas com placas de chumbo recobertas por dióxido de chumbo (PbO2) que, por sua vez, estão ligadas ao conector positivo. Ambas estão mergulhadas em uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4) com 40% em massa, que funciona como o eletrólito (solução condutora de íons). O chumbo é o eletrodo negativo ou ânodo que se oxida, perdendo elétrons, e o dióxido de chumbo funciona como o eletrodo positivo, cátodo, que se reduz, ganhando elétrons: Semirreações: Ânodo: Pb +HSO4 1- + H2O ↔ PbSO4 + H3O 1+ + 2e- Cátodo: PbO2 + HSO4 1- + 3H3O 1+ + 2e- ↔ PbSO4 + 5H2O Reação global: Pb + PbO2 + 2HSO4 1- + 2H3O 1+ ↔ 2PbSO4 + 4H2O À medida que o ácido sulfúrico vai sendo consumido, a bateria vai descarregando. Mas essas reações de descarga da bateria mostradas acima são reversíveis, visto que, as reações inversas não são espontâneas, é necessário fornecer uma corrente Figura 3: As baterias de carros e celulares são exemplos de baterias secundárias ou recarregáveis Figura 4: Bateria de chumbo. Figura 5: Recarga de bateria de chumbo. elétrica contínua por meio de um gerador, como um alternador ou um dínamo. Com isso, essas reações ocorrem no sentido contrário, regenerando o ácido sulfúrico e permitindo que a bateria seja utilizada novamente. As baterias dos automóveis costumam ser recarregadas pelo dínamo do veículo. A energia é fornecida pelo movimento do motor por meio do alternador, que possui um dínamo, cuja função é transformar a energia mecânica em elétrica. Essa recarga precisa ser feita com frequência porque esse tipo de bateria descarrega-se com frequência. A densidade da solução ácida nos mostra o grau de descarga da bateria, se a densidade estiver inferior a 1,20 g/cm3, ela está descarregada, mas se estiver igual a 1,28 g/cm3, ela está carregada. 5. BATERIA DE ÍON LÍTIO: Essa bateria representa o que há de mais moderno no sistema de conversão de energia, sendo muito usada em equipamentos eletrônicos portáteis, principalmente em celulares, notebooks e câmeras digitais. De modo resumido, o cátodo ou polo positivo dessa bateria é o óxido de lítio e cobalto, e o ânodo ou polo negativo é composto de carbono (grafita). Seu funcionamento ocorre baseado no movimento dos íons de lítio do ânodo para o cátodo através do eletrólito que é um solvente não aquoso: Semirreações: Ânodo: LiyC6 (s) → y Li + C6 + y e - Cátodo: LixCoO2 (s) + y Li + (s) + y e - → Lix+yCoO2 (s) Reação Global: LiyC6 (s) + LixCoO2 → C6 (s) + Lix +yCoO2 (s) Essas reações são reversíveis, assim, essas baterias podem ser recarregadas se colocadas em um aparelho que conduz corrente elétrica e provoca a reação inversa, em que os íons lítio migrarão do óxido para a grafita. Fontes: https://www.google.com/amp/s/mundoeducacao.uol.com.br/amp/quimica/pilhas-baterias- primarias-secundarias.htm https://www.google.com/amp/s/brasilescola.uol.com.br/amp/quimica/tipos-pilhas-baterias- primarias-mais-comuns.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm Figura 6: Exemplo de bateria de lítio utilizada em câmeras digitais.
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