CORROSÃO_AULA 3_PILHAS E BATERIAS

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Tecnologia em Processos Químicos
Disciplina: Corrosão
Profa. Juliana P. Foltin
Aula 3: PILHAS e BATERIAS
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Corrosão
PILHAS
• A eletroquímica estuda o aproveitamento da
transferência de elétrons entre diferentes substâncias
para converter energia química em energia elétrica e
vice-versa;
• Pilhas: conversão espontânea de energia química em
elétrica;
• Eletrólise: conversão não espontânea de energia elétrica
em química;
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Corrosão
PILHAS
Definições:
a) ELETRODOS: São assim chamadas as partes metálicas
que estão em contato com a solução dentro de uma célula
eletroquímica;
b) ÂNODOS: São os eletrodos pelo qual a corrente elétrica
que circula numa célula ENTRA na solução;
c) CÁTODOS: São os eletrodos pelo qual a corrente elétrica
que circula numa célula DEIXA a solução;
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Corrosão
PILHAS
d) ELETRÓLITOS: São assim chamadas todas as soluções
que CONDUZEM a corrente elétrica;
e) ÍONS: São assim chamadas as partículas carregadas que
se movimentam na solução.
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Corrosão
PILHAS
f) CÉLULA ELETROQUÍMICA: Todo sistema formado por um
circuito externo que conduza a corrente elétrica e interligue
dois eletrodos que estejam separados e mergulhados num
eletrólito;
Pilhas são dispositivos eletroquímicos que transformam
reações químicas em energia elétrica.
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Corrosão
PILHAS
Constituição das pilhas:
• ELETRODOS
- Metal;
- Solução do metal;
• FIO CONDUTOR DE ELÉTRONS
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Corrosão
PONTE SALINA ou PLACA POROSA
Permite o escoamento de íons de uma semicela para outra, de
modo que cada solução permaneça neutra/
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Corrosão
- Desgaste da placa (corrosão) - aumento da massa da placa
- Oxidação do metal (Zn/Zn2+) - redução do íon (Cu/Cu2+)
- ÂNODO (-) - CÁTODO (+)
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Corrosão
POTENCIAL DE UMA PILHA
O Potencial de um pilha é medido experimentalmente por
um aparelho denominado VOLTIMETRO, cujo objetivo é
medir a força eletromotriz (fem ou E) da pilha;
O valor indicado pelo voltímetro, em volts (V),
corresponde a diferença de potencial ou ddp (ΔE) de
uma pilha, e depende das espécies químicas envolvidas,
das suas concentrações e da temperatura.
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Corrosão
POTENCIAL DO ELETRODO
Potencial normal (ou Padrão) do Eletrodo
Símbolo = E0
Unidade = volt (V)
Conceito: é a grandeza que mede a capacidade que o
eletrodo possui de sofrer oxirredução nas condições
padrão;
Condição Padrão Concentração da solução: 1 mol/L;
Pressão: 1 atm
Temperatura: 25oC
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Corrosão
CÁLCULO PILHAS
ΔE = E0 redução maior - E
0
redução menor
ou
ΔE = E0 oxidação maior - E
0
oxidação menor
ΔE > 0 processo espontâneo
ΔE < 0 processo não espontâneo
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Corrosão
ELETRODO DE SACRIFÍCIO
Placas de zinco são 
periodicamente grudadas ao 
casco dos navios, pois atuam 
como eletrodos de sacrifício, 
se oxidando no lugar do ferro.
Zn2+ + 2e- ⇒ Zn E0 = - 0,76 V
Fe2+ + 2e- ⇒ Fe E0 = - 0,44 V 
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Corrosão
PILHAS ELETROQUÍMICAS
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Corrosão
PILHAS ELETROQUÍMICAS
- Permite calcular o potencial redox em
soluções aquosas
Em que: 
a = atividade no estado
F = 96.500 J/volt.mol
R = 8,314 J K-1 mol-1
Condições padrão: TºC =25ºC; P= 1atm; C= 1 Molar; pH=7
E = E0 -
𝑅𝑇
𝑛𝐹
ln-
𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜
𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎çã𝑜
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Corrosão
PILHAS ELETROQUÍMICAS
Equação de Nernst
E= Potencial em condições não-padrão
E0= Potencial padrão 
n= Número de elétrons transferidos na semi-reação
a= atividade do estado
E = E0 + 
0,0591
𝑛
log
𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜
𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎çã𝑜
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Corrosão
PILHAS ELETROQUÍMICAS
ou a Equação de Nernst pode ser representada: 
E= Potencial em condições não-padrão
E0= Potencial padrão 
n= Número de elétrons transferidos na semi-reação
a= atividade do estado
E = E0 -
0,0591
𝑛
log
𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎çã𝑜
𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜
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Corrosão
PILHAS ELETROQUÍMICAS
1) Calcule a tensão produzida a 25°C pela célula:
Sn(s) | Sn
2+
(aq) || Ag
+
(aq) | Ag(s)
Se [Sn2+] = 0,15 mol. L-1 e [Ag+] = 1,7 mol. L-1
2) Calcule a tensão produzida a 25°C pela célula:
Se [Cu2+] = 0,75 mol. L-1 e [Zn2+] = 0,030 mol. L-1
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Corrosão
Energia Livre( ΔG), Tensão célula e 
Equilíbrio
W max, elet = E
0.Q
E = volts
Q = coulombs
-ΔG= W max, elet = E
0.n.F
ΔG= W max, elet = -n.F.E
0
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Corrosão
BATERIAS
Uma bateria é uma pilha eletroquímica, ou um conjunto de
pilhas eletroquímicas ligadas em série, que pode ser usado
como fonte de corrente elétrica direta a voltagem constante.
Diferentes tipos de baterias de uso corrente:
- Bateria de pilha seca (usada em lanternas rádios portáteis )
- Bateria de mercúrio (usada em medicina e na indústria
eletrônica)
- Acumuladores de chumbo (usado em automóveis)
- Baterias sólidas de lítio
- Pilhas de combustível (utilizadas para produzir eletricidade)
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Corrosão
BATERIAS DE PILHA SECA
Isolamento
Cátodo de grafite
Camada de MnO2
Pasta úmida de 
ZnCl2 e NH4Cl
Ânodo de zinco
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Corrosão
ACUMULADOR DE CHUMBO
Eletrólito
de H2SO4
Placas positivas 
(grelhas de chumbo 
cheias de PBO2)
Placas negativas (grelhas 
de chumbo cheias de 
chumbo poroso)
Ânodo
Cátodo
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Corrosão
EXERCÍCIOS - PILHAS
Considere a pilha galvânica representada a baixo:
Ni0 / Ni+2 // Cu+2 / Cu0
Calcule:
1. Quais as semi-reações e a global?
2. Quem é o catodo e o anodo?
3. Quem se oxida e se reduz?
4. Qual o sentido dos elétrons pelo fio condutor?
5. Qual o sentido dos íons pelo circuito interno?
E0 (Ni) = - 0,23 V
E0 (Cu) = + 0,34 V
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Corrosão
EXERCÍCIOS - PILHAS
Sabendo-se que o cobalto pode ceder elétrons espontaneamente 
para o íon Au+3, pede-se:
Co0 / Co+2 // Au+3 / Au0 
Calcule:
1. Quais as semi-reações e a global? 
2. Quem é o catodo e o anodo?
3. Quem se oxida e se reduz?
4. Qual o sentido dos elétrons pelo fio condutor?
5. Qual o sentido dos íons pelo circuito interno?
E0 (Co) = - 0,28 V
E0 (Au) = + 1,40 V