O que é pilha?

Pilha é um dispositivo no qual ocorre produção de corrente elétrica a partir de energia química oriunda de uma reação de oxidorredução, isto é, uma espécie do reagente perde elétrons (oxidação), enquanto outra espécie ganha elétrons (redução).

Veja as representações das reações de oxidação e redução que ocorrem em qualquer pilha:

• Oxidação: X → e + X⁺

A espécie X perde elétron e transforma-se em um cátion.

• Redução: Y^- + e → Y

O ânion Y^- ganha elétron e transforma-se em uma espécie neutra Y.

Componentes básicos de uma pilha

Os componentes básicos de uma pilha são:

• Ânodo: eletrodo negativo no qual acontece a reação de oxidação, ou seja, perda de elétrons;

• Cátodo: eletrodo positivo no qual acontece a reação de redução, ou seja, ganho de elétron;

• Solução eletrolítica (ponte salina) ou um material condutor (como uma barra de grafita): é o meio pelo qual os elétrons cedidos pelo ânodo chegam até o cátodo.

Princípios do funcionamento de uma pilha

O funcionamento de uma pilha ocorre a partir dos seguintes eventos:

• 1º Princípio: Oxidação no ânodo

O metal que está no ânodo, por apresentar maior tendência de perder elétrons, transforma-se em um cátion, como observamos na equação abaixo:

Zn → Zn²⁺ + 2 e

• 2º Princípio: Redução no cátodo

Os cátions que fazem parte do material presente no cátodo (utilizaremos o cobre como exemplo), ao receberem os elétrons provenientes do ânodo, transformam-se em cobre metálico, como podemos observar na equação abaixo:

Cu²⁺ + 2e → Cu

Primeiras pilhas

a) Pilha de Alessandro Volta

A pilha de Alessandro volta (a primeira pilha da História), montada em 1800, era formada por discos de metais intercalados, como na imagem abaixo:

Montagem semelhante à de Alessandro Volta para sua pilha

Os discos eram intercalados porque possuíam composição diferente. Um era de metal zinco, e o outro era de cobre, sendo separados sempre por um algodão embebido em salmoura (solução formada por água e sal).

b) Pilha de Daniell

A pilha de Daniell, montada em 1836, era composta por duas semicelas ligadas por um fio condutor e uma ponte salina.

• Semicela 1: era o ânodo, ou seja, o polo negativo da pilha.

Era composta por uma placa de zinco, e uma parte dessa placa ficava submersa em uma solução formada por água e sulfato de zinco (ZnSO₄).

• Semicela 2: era o cátodo, ou seja, o polo positivo da pilha.

Era composta por uma placa de cobre, e uma parte dessa placa ficava submersa em uma solução formada por água e sulfato de cobre (CuSO₄).

• Ponte salina

Tubo em forma de U que continha uma solução formada por água e cloreto de potássio (KCl), o qual conectava as duas semicelas (de zinco e cobre) e apresentava uma lã de vidro em ambas as extremidades.

Pilhas atualmente

Atualmente existem vários modelos de pilhas, mas, de forma geral, elas seguem o seguinte aspecto:

Esquema representando o modelo de uma pilha atual

Os modelos mais utilizados são a chamada pilha de Leclanché e a pilha alcalina, as quais apresentam as seguintes diferenças:

a) Pilha de Leclanché

• Possui um ânodo formado por zinco metálico;

• Possui um cátodo formado por uma pasta com cloreto de amônio, água, amido e dióxido de manganês;

• Possui uma barra de grafita que serve como condutora para os elétrons que partem do cátodo em direção ao ânodo.

b) Pilha alcalina

• Possui um ânodo formado por zinco metálico ou cádmio;

• Possui um cátodo formado por óxido de mercúrio, óxido de níquel e iodo;

• Deve apresentar no material que compõe o cátodo uma base misturada.

Por Me. Diogo Lopes Dias