A pilhas e os seus principais tipos

Prévia do material em texto

A pilhas e seus principais tipos 
A pilha ou célula galvânica é um dispositivo que se aproveita do fluxo de elétrons envolvidos em uma reação de oxi-redução para gerar corrente elétrica. Dessa forma, podemos dizer que ela transforma energia química em energia elétrica. 
As pilhas tem a vantagem de serem portáteis, e podem ser utilizadas em aparelhos sem fio, como calculadoras, rádios e telefones sem fio. Há vários tipos de pilhas, dentre eles estão: pilha seca de Leclanché, pilha alcalina, bateria de lítio (essas não são recarregáveis), bateria de chumbo, bateria de íon lítio, pilha ou bateria de níquel/cádmio, e bateria de hidreto metálico/óxido de níquel (essas são recarregáveis).
Pilha seca de Leclanché ou pilha ácida: o ânodo é um envoltório de zinco, e o cátodo é formado por um bastão de grafite que fica no centro que está revestido por uma camada de dióxido de manganês, carvão em pó e uma pasta úmida constituída por cloreto de amônio e cloreto de zinco. O cilindro de zinco fica separado das outras substâncias por um papel poroso e, conforme mostram as semi-reações nos eletrodos abaixo, ele transfere elétrons para o manganês por meio da barra de grafite.
Ânodo: Zn (s) → Zn2+(aq) + 2 e-
Cátodo: 2 MnO2(aq) + 2 NH4 1+(aq)  + 2e-  → 1 Mn2O3  (s) + 2NH3(g) + 1 H2O(l)
Reação Global: Zn (s) + 2 MnO2(aq) + 2 NH41+(aq) → Zn2+(aq) + 1 Mn2O3(s) + 2NH3(g)
Pilha alcalina: essa pilha tem o mesmo esquema da pilha anterior (zinco/dióxido de manganês), porém, o eletrólito é uma base, ao invés de ser um ácido. No lugar do cloreto de amônio (sal de caráter ácido) é usado hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio.
Ânodo: Zn + 2 OH →  ZnO  + H2O + 2e-
Cátodo: 2 MnO2 + H2O + 2e-→ Mn2O3 + 2 OH
Reação global: Zn +2 MnO2→  ZnO  + Mn 2O3
Bateria de lítio: o ânodo é constituído por lítio, o cátodo por dióxido de manganês, e o eletrólito é uma solução salina.
Ânodo: Li → Li+ + e−
Cátodo: MnO2 + Li+ + e− → MnO2(Li)
Reação global: Li + MnO2 → MnO2(Li)
Bateria de chumbo: essa bateria é usada em automóveis, seu ânodo é formado por placas de chumbo metálico, o cátodo por placas de chumbo revestidas com dióxido de chumbo. Essas placas são intercaladas e separadas por papelão ou plástico e mergulhadas em solução de ácido sulfúrico concentrado, formando uma série de seis pilhas, com 2V cada, fornecendo um total de diferença de potencial de 12V.
Ânodo: Pb +HSO41- + H2O ↔  PbSO4 + H3O1+ + 2e-
Cátodo: PbO2 + HSO41-+ 3H3O1+ + 2e-↔ PbSO4 + 5 H2O
Reação global: Pb + PbO2 + 2 HSO41-+ 2 H3O1+↔ 2 PbSO4 + 4 H2O
Bateria de íon lítio: essa bateria é usada em celulares, seu cátodo é um composto de óxido de lítio e cobalto, e o ânodo é constituído de carbono, sendo que esses eletrodos ficam separados por um eletrólito não condutor. O seu funcionamento consiste no movimento dos íons de lítio do ânodo em direção ao cátodo através do eletrólito.
Ânodo: LiyC6 (s) + yLi+(solv) + ye- →Lix+yCoO2(s)
Cátodo: LixCoO2(s) + yLi+(s) + ye-→ Lix+yCoO2(s)
Reação Global:  LiyC6(s) → 6C(s) + yLi+(solv) + ye-
Pilha ou bateria de níquel/cádmio: seu ânodo é uma liga de ferro e cádmio, e o cátodo é revestido por uma camada de hidróxido (ou óxido) de níquel III.
Ânodo: 1Cd(s) + 2OH-(aq) → 1Cd(OH)2(s) + 2e-
Cátodo: 2NiO(OH) + 2H2O(l) + 2e- → 2 Ni(OH)2 +2 OH-(aq)
Reação global: 1Cd(s) + 2NiO(OH) + 2H2O(l) → 1Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)
Bateria de hidreto metálico/óxido de níquel: essa bateria é semelhante à anterior (bateria de níquel-cádmio), mas com a diferença de que o ânodo é constituído por uma liga metálica que contém hidrogênio absorvido, formando um hidreto metálico.
Ânodo: MH(s) + OH-(aq) → M(s) + H2O(?) + e-
Cátodo:  NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + e- →  Ni(OH)2 . H2O(s) + OH-(aq)
Reação global: 1Cd(s) + 2NiO(OH) + 2H2O(l) → 1Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)