PILHAS E BATERIAS

Prévia do material em texto

<p>ESCOLA ESTADUAL DE ENSINO MÉDIO OSVALDO ARANHA</p><p>PILHAS E BATERIAS</p><p>Eduardo Maciel da Rosa</p><p>Gabriel Nienow Rost</p><p>Lavínia Francine dos Santos</p><p>Wesley Juliano Lopes Reinheimer</p><p>Novo Hamburgo - RS</p><p>2022</p><p>Eduardo Maciel da Rosa</p><p>Gabriel Nienow Rost</p><p>Lavínia Francine dos Santos</p><p>Wesley Juliano Lopes Reinheimer</p><p>PILHAS E BATERIAS</p><p>Relatório de pesquisa apresentado à</p><p>Unidade Curricular de Química da</p><p>Escola Estadual de Ensino Médio</p><p>Osvaldo Aranha, sob orientação do(a)</p><p>Instrutor(a) Fernanda F. Nunes, para</p><p>fins de avaliação ao 2º semestre da</p><p>turma 304.</p><p>Novo Hamburgo - RS</p><p>2022</p><p>SUMÁRIO</p><p>.</p><p>1 INTRODUÇÃO 4</p><p>2 OBJETIVOS 5</p><p>2.1 Objetivo Geral 5</p><p>2.2 Objetivos Específicos 5</p><p>3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 6</p><p>3.1 Pilhas 6</p><p>3.1.1 Conceito 6</p><p>3.1.2 Funcionamento 6</p><p>3.1.3 Modelos de pilhas 7</p><p>3.1.3.1 Pilhas secas 7</p><p>3.1.3.2 Pilhas alcalinas 8</p><p>3.1.3.3 Pilhas de mercúrio 8</p><p>3.2 Baterias 9</p><p>3.2.1 Conceito 9</p><p>3.2.2 Funcionamento 9</p><p>3.2.3 Modelos de baterias 10</p><p>3.2.3.1 Baterias de chumbo 10</p><p>3.2.3.2 Baterias de níquel-cádmio 10</p><p>3.2.3.3 Baterias de íons Lítio 10</p><p>3.3 Descarte 11</p><p>3.3.1 Doenças transmitidas pelo descarte incorreto 11</p><p>3.3.2 Soluções 12</p><p>4 CONCLUSÃO 13</p><p>REFERÊNCIAS 14</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>As pilhas e baterias já fazem parte do cotidiano da população mundial há</p><p>muitas décadas, sem esse pequeno artefato capaz de converter a energia de</p><p>reações químicas em energia elétrica não seria possível o uso de controles</p><p>remotos, celulares, notebooks, bicicletas elétricas, relógios e muitos outros</p><p>dispositivos que facilitam a nossa vida.</p><p>Apesar de estarem presentes no dia a dia de grande parte da população</p><p>mundial, muitas pessoas ainda não têm conhecimento sobre as substâncias</p><p>presentes nas pilhas e baterias, assim como o mal que essas substâncias podem</p><p>causar quando manipuladas de forma indevida.</p><p>A principal diferença entre as pilhas e as baterias está na forma como elas</p><p>são construídas, enquanto a pilha é composta por dois eletrodos e um eletrólito</p><p>arranjados de forma a gerar energia elétrica, as baterias são compostas por</p><p>diversas pilhas agrupadas, aumentando a capacidade de geração de energia. As</p><p>pilhas e baterias comercializadas podem ser classificadas de duas formas, como</p><p>primárias ou secundárias. As pilhas primárias são aquelas que não podem ser</p><p>recarregadas, enquanto que as secundárias podem ser recarregadas, dando a</p><p>possibilidade de serem usadas diversas vezes durante um ciclo finito de recargas.</p><p>2 OBJETIVOS</p><p>2.1 Objetivo Geral</p><p>Realizar uma pesquisa abordando sobre as baterias e pilhas no nosso cotidiano.</p><p>2.2 Objetivos Específicos</p><p>● Citar sobre o que é e todo o seu funcionamento;</p><p>● Informar como deve ser feito o descarte correto;</p><p>3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA</p><p>3.1 Pilhas</p><p>3.1.1 Conceito</p><p>As pilhas são um dispositivo no qual consegue transformar energia química</p><p>em energia elétrica, através de uma reação de oxirredução, no qual gera um fluxo</p><p>de elétrons dentro do sistema, ou seja, uma espécie do reagente perde elétrons</p><p>(oxidação), enquanto outra espécie ganha elétrons (redução), ocorrendo uma</p><p>corrente elétrica.</p><p>As pilhas são classificadas como células galvânicas também conhecidas</p><p>como células voltaicas na qual se caracteriza pela conexão de dois metais</p><p>diferentes e da imersão da peça combinada em algum tipo de fluido que cria uma</p><p>carga elétrica.</p><p>3.1.2 Funcionamento</p><p>Uma pilha tem o objetivo de gerar energia elétrica, porém para que esse</p><p>processo ocorra é necessária a existência de uma corrente elétrica. A corrente</p><p>elétrica é nada mais nada menos que cargas em movimento ordenado em um</p><p>condutor elétrico, estas podem ser sólidas ou uma solução eletrônica, mas para que</p><p>as cargas movimenta-se a de haver uma diferença de potência elétrica (ddp). O</p><p>processo de funcionamento de uma pilha ocorre por meio de duas estruturas: dois</p><p>eletrodos metálicos imersos em um condutor elétrico, em um dos eletrodos, elétrons</p><p>são gerados por meio de reações de oxidação, criando um acúmulo de cargas</p><p>negativas em um ponto da célula galvânica, esse acúmulo de elétrons que cria uma</p><p>disparidade de potência elétrica dentro do sistema, na diferença de potencial, os</p><p>elétrons migram ordenadamente para o outro eletrodo, acumulando-se na sua</p><p>superfície e propiciando reações de redução, o processo irá se repetir até que a</p><p>massa do eletrodo em que ocorreu a oxidação acabe, cessando assim a reação</p><p>química.</p><p>Imagem 1 - Reações químicas da pilha</p><p>Fonte: InfoEscola (2018)</p><p>Imagem 2 - Esquema da reação química</p><p>Fonte: InfoEscola (2018)</p><p>3.1.3 Modelos de pilhas</p><p>3.1.3.1 Pilhas secas</p><p>São as pilhas mais comuns, utilizadas em brinquedos, lanternas, controles</p><p>remotos e outros dispositivos eletrônicos.</p><p>Ela é chamada de pilha seca porque a solução eletrolítica é uma pasta que</p><p>contém sais dissolvidos, como cloreto de amônio e cloreto de zinco, ou seja, não é</p><p>líquida. Essa pasta está envolta por uma capa de zinco, que constitui o ânodo da</p><p>pilha e, no centro dessa pasta, temos um eletrodo de grafite com uma mistura de</p><p>carvão em pó e dióxido de manganês em volta, que funciona como cátodo.</p><p>Imagem 3 - Diagrama pilha seca</p><p>Fonte : Brasil Escola (2020)</p><p>3.1.3.2 Pilhas alcalinas</p><p>As pilhas alcalinas são bem semelhantes a pilha seca, porém é considerada</p><p>como se fosse um aprimoramento dela. A principal diferença é a substituição de</p><p>cloreto de amônio e cloreto de zinco por hidróxido de sódio.</p><p>Essa substituição evita a queda brusca de voltagem em seu funcionamento,</p><p>pois, nas pilhas secas, há formação de uma camada isolante de cloreto de amônio</p><p>em volta do grafite. Além disso, fornecem uma corrente mais eficaz, além de terem</p><p>maior vida útil.</p><p>3.1.3.3 Pilhas de mercúrio</p><p>Nessa pilha, o ânodo é uma amálgama de zinco dissolvido em mercúrio,</p><p>sendo o cátodo o óxido de mercúrio II, além de ter o hidróxido de potássio como</p><p>solução eletrolítica.</p><p>Sua diferença em relação às outras é que a voltagem se mantém estável,</p><p>não caindo com o tempo.São comercializadas na forma de pequenos discos, são</p><p>muito utilizadas em relógios, chaves de carro e controles remotos.</p><p>Imagem 4 - Pilhas de mercúrio</p><p>Fonte : Brasil Escola (2020)</p><p>3.2 Baterias</p><p>3.2.1 Conceito</p><p>Uma bateria é um aparelho ou dispositivo que transforma em corrente elétrica</p><p>a energia desenvolvida numa reação química. Cada célula de uma bateria contém</p><p>um terminal positivo e um terminal negativo. O processo químico de troca de</p><p>elétrons é conhecido como oxirredução.</p><p>3.2.2 Funcionamento</p><p>Exemplo do funcionamento de uma bateria de lítio.</p><p>Para o seu funcionamento são necessários dois eletrodos, polo negativo</p><p>ânodo(perde) e um polo positivo cátodo(ganha), além dos eletrodos são necessários</p><p>também os eletrólitos que é uma substância líquida ou sólida, que está localizado</p><p>entre as duas placas, e tem o objetivo de conduzir a carga. Nestas baterias o grafite</p><p>é utilizado como ânodo e o óxido cobalto de cátodo. Quando está ocorrendo a</p><p>descarga, os íons de lítio passando dos ânodos para os cátodos através dos eletros</p><p>lidos, porém, os elétrons sobram e são transportados para fora pelos anodos de</p><p>grafite para produzir a carga; quando íons de lítio acabam, o processo chega ao seu</p><p>fim e, ao ser carrega novamente, o processo é realizado inversamente</p><p>3.2.3 Modelos de baterias</p><p>3.2.3.1 Baterias de chumbo</p><p>São compostas por seis pilhas convencionais dispostas em série. Cada pilha</p><p>apresenta dois eletrodos que sempre estão imersos em uma solução de ácido</p><p>sulfúrico. Um dos eletrodos é chamado de cátodo (PbO2) e o outro é chamado de</p><p>ânodo (Pb).</p><p>Durante o funcionamento da bateria, o chumbo sofre oxidação, transforma-se</p><p>em um cátion (Pb+2) e reage com o sulfato da solução, formando o sulfato de</p><p>chumbo, que é um sal insolúvel.</p><p>Quando essa bateria é submetida a uma fonte elétrica externa, a substância</p><p>PBSO4 formada no ânodo e no cátodo é transformada novamente em PB e PBO2.</p><p>Imagem 5 - Os acumuladores de chumbo são muito utilizados nos carros</p><p>Fonte : Mundo educação (2022)</p><p>3.2.3.2 Baterias de níquel-cádmio</p><p>Essa bateria apresenta dois eletrodos imersos em uma solução aquosa de</p><p>hidróxido de potássio. Um eletrodo é constituído de um ânodo (oxida) de cádmio e</p><p>o</p><p>outro é um cátodo (reduz) composto por óxido de Níquel.</p><p>A descarga elétrica do meio externo faz com que as espécies Cd(OH)2 +</p><p>Ni(OH)2 transformem-se novamente em Cd e NiO2.</p><p>3.2.3.3 Baterias de íons Lítio</p><p>Essa bateria não apresenta pilhas. Ela é constituída por um ânodo de grafite</p><p>que é recoberto por um sal de Lítio. O cátodo possui óxido de Lítio.</p><p>Imagem 6 - Os aparelhos de celular possuem as baterias de íons Lítio</p><p>Fonte : Mundo educação (2022)</p><p>3.3 Descarte</p><p>O descarte de pilhas e baterias em lixo doméstico é extremamente perigoso,</p><p>tanto para a nossa saúde, quanto para natureza e tudo que nela habita. Isso se</p><p>deve ao fato da sua criação, onde, lá na sua composição, há componentes que, ao</p><p>serem descartados incorretamente, podem se romper e, quando liberados no solo</p><p>ou outra superfície, contaminam causando danos. Danos esses que vão se estender</p><p>até nós, como a contaminação de lençóis freáticos, que são muito importantes para</p><p>o controle de transbordamento de rios e absorção de água, e, com essa</p><p>contaminação, perdemos uma válvula de escape que temos em caso de escassez</p><p>de água em algum lugar. Além desse problema dos lençóis freáticos, também há a</p><p>contaminação do solo, que reflete diretamente no plantio de alimentos e utilização</p><p>de terras para criação de animais. Porém, há ainda um ponto mais perigoso, a</p><p>possibilidade de começar um incêndio devido à presença do lítio, onde o dano</p><p>físico, poluição do eletrólito ou má qualidade do separador podem dar ‘start’ a esse</p><p>incêndio.</p><p>3.3.1 Doenças transmitidas pelo descarte incorreto</p><p>Como todo mau descarte de objetos causa danos à saúde humana, esse</p><p>também não seria diferente, pois percebemos um risco ainda maior por causa da</p><p>presença de metais pesados. Dentre os inúmeros danos, podemos citar o efeito da</p><p>contaminação do solo que utilizamos para cultivar e logo acaba causando doenças</p><p>em nós por causa da sua ionização, doenças como: doenças renais, câncer e</p><p>problemas no sistema nervoso. Outra doença muito séria que pode ser</p><p>desenvolvida é o autismo.</p><p>3.3.2 Soluções</p><p>O primeiro passo para mudar isso deve vir das empresas que fazem as pilhas</p><p>e baterias e do estado. Para as empresas, deveria ser adotada a prática de colocar</p><p>rótulos indicando como descartar corretamente para não prejudicar o ambiente.</p><p>Além dessa prática, campanhas para recolher esses objetos deveriam ser</p><p>frequentes por parte dessas empresas em conjunto com o estado, fazendo com que</p><p>as pessoas tomem nota da situação e comecem a pensar diferente concernente às</p><p>suas atitudes.</p><p>4 CONCLUSÃO</p><p>Então com a introdução mais o desenvolvimento o processo de explicação perante</p><p>a pergunta de como a pilhas e baterias funcionam, temos o completa compreensão</p><p>de que ambos os objetos muito similares tem sua diferença, do processo químico</p><p>até forma de produção, tendo em toda a composição do arquivo, tópicos sobre o</p><p>assunto, mas obviamente não deixando de lado outras pequenas dúvidas tais como</p><p>descarte, processo de produção, tipos de pilhas e danos ao meio externo.</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>Como fazer o descarte correto de pilhas e baterias usadas? Disponível em:</p><p><https://idec.org.br/consultas/dicas-e-direitos/entenda-por-que-pilhas-e-baterias-nao-</p><p>podem-ser-descartadas-nos-lixos-comuns>. Acesso em: 22 jun. 2022.</p><p>Como reduzir os impactos dos metais pesados na saúde - Clínica Aqua Vitae.</p><p>Disponível</p><p>em:<https://clinicaaquavitae.com.br/como-reduzir-os-impactos-dos-metais-pesados-</p><p>na-saude>. Acesso em: 22 jun. 2022.</p><p>Descarte correto de pilhas e baterias usadas. Disponível em:</p><p><https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/descarte-correto-pilhas-baterias-usadas</p><p>.htm>. Acesso em: 22 jun. 2022.</p><p>DISNER, E. 5 doenças causadas por metais pesados no corpo. Disponível em:</p><p><https://christianefujii.com.br/5-doencas-causadas-por-metais-pesados-no-corpo/>.</p><p>Acesso em: 22 jun. 2022.</p><p>Metais pesados. Características dos metais pesados. Disponível em:</p><p><https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/metais-pesados.htm>. Acesso em: 22</p><p>jun. 2022.</p><p>O que é pilha? Disponível em:</p><p><https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-pilha.htm>. Acesso em: 22</p><p>jun. 2022.</p><p>Os metais pesados/Heavy metals. Disponível em:</p><p><https://www.ufsm.br/laboratorios/laqia/metais-pesados-heavy-metals/>. Acesso em:</p><p>22 jun. 2022.</p><p>Pilhas: o que são, tipos, funcionamento, exemplos. Disponível em:</p><p><https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas.htm>. Acesso em: 22 jun. 2022.</p><p>Pilha de Daniell. Esquema da Pilha de Daniell e seu Funcionamento. Disponível em:</p><p><https://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/pilha-daniell.htm>. Acesso em:</p><p>22 jun. 2022.</p><p>Pilhas, baterias e meio ambiente. Disponível em:</p><p><https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/pilhas-baterias-meio-a</p><p>mbiente.htm>. Acesso em: 22 jun. 2022.</p>