pilhas finalizado (1)

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NOSSA SENHORA DO PATROCÍNIO CEUNSP- ITU/SP.
 
 
 
ADRIEL TORRES DE ANDRADE. 
JOÃO NILSON ESTEVAM DA SILVA. 
KAREN CRISTINA MELLO. 
TUDO SOBRE PILHAS.
 
 	 
 
ITU – São Paulo – Brasil 
OUTUBRO/2019 
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO NOSSA SENHORA DO PATROCÍNIO CEUNSP- ITU/SP.
 
 
 
 
 
 
 ADRIEL T. ANDRADE RGM: 2062218-0
 JOÃO N. E. SILVA RGM: 2108454-8
 KAREN C. A. MELLO RGM: 2055776-1
 
TUDO SOBRE PILHAS.
 
 
Prof.ª ANDREA VARSONE CARRERI 
 
“Trabalho entregue ao Centro Universitário Nossa Senhora do Patrocínio de Itu - CEUNSP, como parte das obrigações para matéria de Química Física do curso de Bacharel em Farmácia”. 
 
 
ITU – São Paulo – Brasil 
OUTUBRO/2019 
Sumário 
INTRODUÇÃO .............................................................................................................3 PILHAS................................................................................................................3 HISTORIA DA 1° PILHA...................................................................................... 4 
PILHA DE JOHN FREDERIC DANIELL .............................................................. 5 
COMO OCORRE A REDUÇÃO E A OXIDAÇÃO? ............................................. 6 
PILHAS ACIDAS E ALCALINAS ......................................................................... 8 
ELETROQUÍMICA .............................................................................................. 9 
CONCLUSAO FINAL ........................................................................................ 10 
REFERÊNCIAS................................................................................................. 11 
 
OUTUBRO / 2019 
 INTRODUÇÃO 
O intuito desse trabalho é apresentar de forma clara e objetiva o conceito de o que é, como surgiram e como funcionam as pilhas de antigamente até os dias atuais. Brevemente falando e explicando que as pilhas são dispositivos capazes de produzir corrente elétrica a partir de reações químicas de oxidação (é a capacidade de perder elétrons) e redução (é a capacidade de ganhar elétrons) de componentes metálicos presentes em sua estrutura. Apresentaremos também processos de funcionamento de uma pilha, como os elétrons partem de um componente e chegam até outro, formando-se assim uma corrente elétrica capaz de fazer funcionar diversos dispositivos eletrônicos. 
Fig. 01 - -Primeira Pilha criada. 
Fonte: Google Imagens. 
PILHAS 
As pilhas são dispositivos que possuem dois eletrodos, um polo positivo e outro polo negativo e um eletrólito onde ocorrem reações de oxirredução espontâneas que geram corrente elétrica. As pilhas atuais são bem diferentes das primeiras pilhas inventadas, mas o princípio de funcionamento continua o mesmo. Toda a pilha é um dispositivo que ocorre uma reação química de oxidoredução que gera corrente elétrica, que por sua vez, é aproveitada para fazer alguns aparelhos funcionarem. 
 
 
	Fig. 02 - -Pilhas alcalinas. 
Fonte: Google Imagens. 
	 
	Fig. 03 - -Pilhas alcalinas. 
Fonte: Google Imagens. 
 
 
HISTORIA DA 1ª PILHA. 
Esse dispositivo foi criado no ano de 1800, por Alessandro Volta e recebeu o nome de pilha por que ela era composta por discos de zincos e cobre empilhados e separados por um algodão embebido de salmoura. Os discos eram empilhados de forma intercalada, um em cima do outro formando uma grande coluna. Como era uma pilha de discos de zinco, cobre e algodão passou a ser chamada de pilha. 
 
 	Fig. 04 - Alessandro Volta. 	Fonte: Google Imagens. 
 
A composição das pilhas sempre é formada por dois eletrodos e um eletrólito. O eletrodo negativo é onde ocorre a reação de oxidação chamado de ânodo. Já o eletrodo positivo ocorre a reação de redução e é chamado de cátodo. O eletrólito é chamado de ponte salina onde contem solução condutora de íons. 
 Para saber mais como como é gerado a corrente elétrica, a fig. 04 que representa uma das primeiras pilhas de Daniell, em que em um recipiente se tinha uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4(aq)) e, mergulhada nessa solução estava uma placa de zinco. Em outro recipiente separado havia uma solução de cobre (CuSO4(aq)) e, mergulhada nessa solução havia uma outra placa de cobre. Ambas as soluções foram interligadas por uma ponte salina, que nada mais era que um tubo de vidro com uma solução de sulfato de potássio (K2SO4(aq)) com uma lã de vidro em ambas as extremidades. Assim as duas placas foram interligadas por um circuito externo, com uma lâmpada, que quando acesa indicaria passagem de corrente elétrica. 
 
 
Fig. 05 – Pilha de John Frederic Daniell. 
	 	Fonte: Google Imagens. 
PILHA DE JOHN FREDERIC DANIELL. 
Por volta de 1836 O meteorologista e químico inglês John Frederic Daniell (17901845) elaborou um tipo de pilha bem diferente daquela primeira pilha criada por Alessandro Volta. Neste novo conceito foram interligados dois eletrodos, que formava um sistema constituído por um metal imerso numa solução aquosa de um sal formado pelos cátions desse metal. 
Esse conceito era formado por uma placa de cobre ligada a um eletrodo e mergulhada em uma solução de cobre (CuSO4(aq)). O outro eletrodo era ligado a uma placa de zinco e mergulhada em uma solução de zinco (ZnSO4(aq)). 
Os dois eletrodos eram interligados a um circuito elétrico de uma lâmpada, para que quando acendesse ficasse comprovado que existia corrente elétrica. Para que isso funcionasse era necessária uma ponte salina para ligar ambas as soluções. Essa ponte era formada por um tubo de vidro em forma de U com uma solução aquosa de sal bastante solúvel e muito concentrada, como por exemplo o cloreto de potássio (K2SO4(aq)). Nas duas extremidades do tubo havia uma lã ou algodão. Hoje esse conceito e chamado de cela eletroquímica onde cada eletrodo se denomina de semicela. 
Com o circuito fechado, a lâmpada se acende e após, algum tempo, a placa de 
cobre tem sua massa aumentada, já a placa de zinco ocorre o oposto ela tem sua massa diminuída (conforme a fig. 05). Da para perceber a diminuição na concentração em mol/L dos íons Cu2+ e um aumento na concentração dos íons Zn2+. 
	 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	
	Fig. 06 – Cela Eletroquímica Redução vs Oxidação. 
Fonte: Google Imagens. 
 
COMO OCORRE A REDUÇÃO E A OXIDAÇÃO? 
 Para saber como isso funciona, abordaremos como ocorre as reações separadamente eletrodo por eletrodo. 
Para o eletrodo de zinco a reação ocorre em equilíbrio da seguinte forma: 
Zn( s) ↔ Zn2+(aq) + 2 e- 
 
O zinco metálico (da placa) sofre oxidação, isto é, ela doa dois elétrons para o cátion zinco (da solução) e se transforma em Zn2+. O inverso também ocorre, os cátions zinco presente na solução recebe os dois elétrons doado pelo zinco da placa. Esses processos, portanto, são denominados oxidação e redução interrupto. O mesmo conceito é aplicado ao eletrodo de cobre porem terá a reação global em equilíbrio dinâmico: 
Cu( s) ↔ Cu2+(aq) + 2 e- 
 
Ao ligar os dois eletrodos Daniell percebeu que o mais reativo irá doar seus elétrons para o cátion menos reativo. Em vez de fazer isto com os cátions da sua própria solução. Apresentado na figura anterior (Fig. 05 – Cela Eletroquímica Redução vs Oxidação ) o zinco é o mais reativo e sofre a oxidação doando 2 dos seus eletrodos para o cobre. Nota se redução da massa do zinco. O eletrodo que sofre a redução da massa é de polo negativo também chamado de ânodo. Já o eletrodo de cobre sofre o processo redução onde ele recebe dois eletrodos do zinco, ele é de polo positivo também denominado de cátodo e tem sua massa aumentada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 0
 
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Passagem de elétrons e equação 
 
global da Pilha de Daniell
 
.Fonte: Google Imagens
 
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Para a Pilha de Daniell temos a seguinte representação ou notação química: Zn / Zn2+// Cu2+ / Cu. 
Obedecendo a regra de notação química: 
SUBSTÂNCIA METÁLICA QUE SOFRE A OXIDAÇÃO / CÁTIONS QUE SE FORMA // CÁTION QUE SOFRE REDUÇÃO / SUBSTÂNCIA METÁLICA QUE SE FORMA. 
 
PILHAS ACIDAS E ALCALINAS. 
As pilhas mais atuais possuem este mesmo conceito de funcionamento. Onde um metal doa elétrons para outro, através de uma solução condutora, e é realizada a passagem de corrente elétrica (energia). A diferença é que as pilhas de hoje em dia são secas, por não utilizarem uma solução liquida como eletrólito. 
No mundo atual pode se encontrar uma grande diversidade de pilhas nos comércios. Entre elas as mais comuns são as pilhas alcalinas e acidas (pilhas de Leclanche). Os dois modelos de pilhas possuem o zinco como eletrodo negativo. A grande diferença está no polo positivo que é formado por uma barra de grafita instalada no meio da pilha envolvida por dióxido de manganês (MnO2), carvão em pó (C) e por uma pasta úmida. 
A diferença entre os dois tipos de pilhas está na composição da pasta úmida, as pilhas ácidas têm sua pasta úmida formada por cloreto de amônio (NH4Cl) e cloreto de zinco (ZnCl2) – sais de caráter ácidos - além disso também é composta por agua (H2O). Já nas pilhas alcalinas, se utiliza em sua pasta o hidróxido de potássio (KOH). 
As pilas de Leclanché é mais indicada para equipamentos que requer um consumo de carga muito baixa e continuas, como o controle remoto, relógio de parede, brinquedos, radinhos elétricos etc. As pilhas alcalinas de 50 a 100% a mais de energia que uma pilha comum do mesmo porte porem são indicadas a equipamentos de descargas rápidas e mais intensas tais como rádios tocadores de CD/DVD, MP3 portáteis, lanternas, câmeras fotográficas digitais, carrinhos de controle remoto, entre outro. 
 
	Fig. 08 – Pilha de Leclanché Fonte: Google Imagens. 
 
ELETROQUÍMICA. 
A eletroquímica é um ramo da Química que estuda a conversão de energia química (reações de oxirredução) em energia elétrica (pilhas e baterias) e o processo contrário (eletrólise). 
Ele se divide em duas partes a conversão de energia química em energia elétrica e conversão de energia elétrica em energia química (eletrolise). 
A conversão de energia química em energia elétrica, nada mais é que o estudo das pilhas (ou células eletroquímicas) e baterias, que são dispositivos que dentro dele contem espécies e composições químicas que que reagem espontaneamente para ocorrer a troca de elétrons entre elas, onde uma reduz e a outra se oxida. Essa transferência de elétrons é aproveitada para se gerar a corrente elétrica e é por isso que tais dispositivos são chamados de acumuladores. 
A diferença entre as pilhas e as baterias é que as primeiras são compostas por apenas dois eletrodos um cátodo (de polo positivo e onde ocorre a redução), um ânodo (de polo negativo onde ocorre a oxidação) e um eletrólito (solução responsável por conduzir íons chamada de ponte salina). Já as baterias são compostas de diversas pilhas ligadas em série, onde o polo positivo de uma e ligado ao polo negativo da outra e assim sucessivamente. Exemplo as baterias de chumbo utilizada nos veículos automotores tem em sua composição 6 pilhas com força eletromotriz igual a 2 V cada. Contudo essa bateria possui 12 V. 
Quando a reação química acaba, a energia que era fornecida é interrompida. Esse é o caso das pilhas e baterias primarias que não são recarregáveis. No caso das reações reversíveis se vê necessário aplicar uma corrente elétrica para que os regentes sejam formados novamente. Esses são denominados pilhas ou baterias recarregáveis. 
Já a conversão de energia elétrica em energia química se denomina eletrólise, trata se de um processo em que a corrente elétrica passa por um meio no estado liquido que contem íons, produzindo reações químicas. Se este liquido for uma substancia fundida dizemos que essa eletrólise se chama ígnea. Mas se for uma substancia aquosa, então se chama eletrólise em meio aquoso. 
 
 
 
 Fig. 09 Eletrolise Fonte: Google Imagens
 
CONCLUSAO FINAL. 
Concluímos que o uso de pilhas em nossos dias atuais é comum, mas conhecer sua história e seu funcionamento permite-nos estudar melhor os processos eletroquímicos e aplica-los de maneira eficaz e eficiente no dia-dia, para conhecermos mais sobre as reações químicas. 
Percebemos que a pilha gera eletricidade; pois a mesma contém componentes que classificam geradores químicos, porque tem a capacidade de transformação de reações químicas em energia elétricas. Até porque, o dispositivo tem a capacidade de gerar energia. 
As pilhas que utilizamos hoje tem o mesmo princípio de funcionamento de pilha construída por Alessandro Volta. 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
FELTRE, Ricardo. Fundamentos da química: volume único. 2 ed. São Paulo Moderna 1996. 
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Pilhas"; Brasil Escola. Disponível em: 
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas.htm. Acesso em 28 de agosto de 2019. 
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Pilha de Daniell"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilha-daniell.htm. Acesso em 28 de agosto de 2019. 
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Eletroquímica"; Brasil Escola. Disponível em: 
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletroquimica.htm. Acesso em 02 de setembro de 2019. 
SILVA, Eduardo Roberto Da; SILVA, Ruth Rumiko Hashimoto da; NOBREGA, Olímpio Salgado. Química: transformações e aplicações. São Paulo: Ática, 2001. 408 p. 
SOUZA, Líria Alves de. "Aplicação da Eletrólise"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aplicacao-eletrolise.htm. Acesso em 02 de setembro de 2019. 
 
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