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Tipos de pilhas e baterias primárias mais comuns

Química

Os tipo de pilhas e baterias primárias mais comuns no cotidiano são: secas de Leclanché (pilhas comuns ou pilhas ácidas), alcalinas e de lítio/dióxido de manganês.
Existe uma infinidade de pilhas e baterias nos comércios. Mas, você sabe para qual equipamento cada uma é recomendada?
Existe uma infinidade de pilhas e baterias nos comércios. Mas, você sabe para qual equipamento cada uma é recomendada?
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As pilhas, ou células eletroquímicas, e as baterias são dispositivos em que a energia química é transformada em energia elétrica de modo espontâneo.A pilha é formada somente por dois eletrodos e um eletrólito, enquanto que a bateria é um conjunto de pilhas em série ou em paralelo.

As pilhas primárias são dispositivos não recarregáveis, sendo que quando a reação de oxirredução que ocorre dentro delas cessa, elas devem ser descartadas.

Para cada equipamento é indicado um tipo de pilha e, entre as pilhas primárias usadas atualmente, temos que as principais são: pilhas secas de Leclanché (pilhas comuns ou pilhas ácidas), pilhas alcalinas e pilhas de lítio/dióxido de manganês.

Veja o que as diferencia e para quais equipamentos elas são indicadas:

  • Pilhas Secas de Leclanché:

Essas pilhas são formadas basicamente por um envoltório de zinco, separado por um papel poroso e por uma barra central de grafite envolvida por dióxido de manganês (MnO2), carvão em pó (C) e por uma pasta úmida contendo cloreto de amônio (NH4Cl), cloreto de zinco (ZnCl2) e água (H2O).

O zinco funciona como o ânodo, perdendo elétrons; e o grafite funciona como o cátodo, conduzindo os elétrons para o dióxido de manganês:

Semirreação do Ânodo: Zn (s) → Zn2+(aq) + 2 e-
Semirreação do 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)

Esquema de pilha ácida por dentro

Esse tipo de pilha é indicado para equipamentos que requerem descargas leves e contínuas, como controle remoto, relógio de parede, rádio portátil e brinquedos.

Você pode obter mais detalhes sobre a origem, funcionamento, durabilidade, ddp, perigos e cuidados que devem ser tomados com essas pilhas no texto “Pilha Seca de Leclanché”.

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  • Pilhas alcalinas:

Seu funcionamento se assemelha muito com o das pilhas secas de Leclanché, porém, a única diferença está que no lugar do cloreto de amônio (que é um sal ácido), coloca-se uma base forte, principalmente o hidróxido de sódio (NaOH) ou o hidróxido de potássio (KOH).

Semirreação do Ânodo: Zn + 2 OH →  ZnO  + H2O + 2e-
Semirreação do Cátodo: 2 MnO2 + H2O + 2e-→ Mn2O3 + 2 OH
Reação global: Zn +2 MnO2→  ZnO  + Mn 2O3

A pilha alcalina traz mais vantagens que as ácidas

As pilhas alcalinas são mais vantajosas que as ácidas no sentido de que elas têm uma maior durabilidade, em geral, oferecem de 50 a 100% mais energia que uma pilha comum do mesmo tamanho, além de haver menos perigo de vazamentos.

São indicadas principalmente para aparelhos que exigem descargas rápidas e mais intensas, como rádios, tocadores de CD/DVD e MP3 portáteis, lanternas, câmeras fotográficas digitais etc.

Leia também o texto Pilhas alcalinas.

  • Pilhas de lítio/dióxido de manganês:

Essas pilhas são leves e originam uma grande voltagem (cerca de 3,4 V), devido a isso, elas são muito utilizadas em equipamentos pequenos como relógios e calculadoras. Diferentemente dos casos anteriores, o seu formato é de moeda, como mostra a imagem a seguir:

A pilha de lítio tem o formato de uma moeda

O ânodo é o lítio, o cátodo é o dióxido de manganês e o eletrólito é uma solução salina:

Semirreação do Ânodo: Li Li+ + e
Semirreação do Cátodo: MnO2 + Li+ + e MnO2(Li)
Reação global: Li + MnO2 → MnO2(Li)


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Tipos de pilhas e baterias primárias mais comuns"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/tipos-pilhas-baterias-primarias-mais-comuns.htm. Acesso em 24 de setembro de 2021.

Lista de Exercícios
Questão 1

(UnB-DF) As pilhas vendidas no comércio para uso em lanternas, rádios e outros aparelhos elétricos constituem-se fundamentalmente de uma cápsula de zinco, uma solução aquosa de eletrólitos (ZnCl2 + NH4Cl), dióxido de manganês e um bastão de grafita.

A figura representa um corte longitudinal de uma pilha de manganês.

Representação do interior de uma pilha de manganês ou pilha seca de Leclanché
Representação do interior de uma pilha de manganês ou pilha seca de Leclanché

Durante o funcionamento desta pilha, ocorrem as seguintes reações:

No ânodo: Zn(s) →Zn2+(aq) + 2e-.
No cátodo: 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e- → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)

Julgue os itens que se seguem.

0. Mn4+ é o agente redutor.

1. Durante o funcionamento desta pilha, o fluxo de elétrons ocorre no sentido grafita → zinco.

2. A reação total da pilha é:

Zn(s) + Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l) → Zn2+(aq) + 2MnO2(s) + 2NH4+ + 4e-

3. A quantidade de Zn2+ diminui durante o funcionamento da pilha.

4. A pilha cessará seu funcionamento quando o MnO2 for totalmente consumido.

Questão 2

(Cesgranrio-RJ) As pilhas alcalinas entraram em moda recentemente e são usadas em quase tudo que exige um trabalho contínuo e duradouro, desde relógios de pulso até calculadoras eletrônicas. Uma das pilhas mais usadas é a de níquel/cádmio, que chega a ter uma duração maior do que a da bateria de automóvel e ainda pode ser recarregada várias vezes. Ela é constituída pelo metal cádmio, hidróxido de níquel III e uma pasta de hidróxido de potássio. Considere que os potenciais-padrão de redução são:

Cd2+(s)+ 2 e- → Cd0(s) -0,4 V
Ni3+(s) + 1 e- → Ni2+(s) +1,0 V

Entre as opções a seguir, indique a que apresenta o sentido do fluxo de elétrons e a força eletromotriz da pilha níquel-cádmio.

a) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III; +1,4 V.

b) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III; +11,6 V.

c) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III; +2,4 V.

d) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio; +1,4 V.

e) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio; +2,4 V.

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