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Boa tarde, eu estava à procura de informações sobre a pilha de Volta e a pilha de Daniell,e encontrei o vosso site. Se pudessem responder logo que receberem esta mensegeml, era muito bom, porque estou a fazer um trabalho sobre estas duas pilhas e tenho que entregar urgentemente. As perguntas são as seguintes: 1. Quais são as vantagens da pilha de Daniell sobre a de Volta? 2. Quais são as desvantagens da pilha de Daniell e por que tipo de pilha foi substituida? Respostas : 1 Vejamos como funciona a pilha de Volta, inventada em 1800 pelo cientista italiano Alessandro Volta. Pode ver o aspecto da pilha de Volta no site Museu de Electricidade http://br.geocities.com/jcc5001pt Ela é constituída por um eléctrodo de zinco e outro de cobre mergulhados numa solução aquosa de ácido sulfúrico. Nesta solução, dá-se uma dissociação electrolítica da molécula de ácido sulfúrico (H2SO4) num ião negativo do radical sulfato (sulfatião) (SO42-) e em dois iões positivos de hidrogénio (2 H+). Os iões sulfato próximos do zinco ionizam os átomos de zinco, que perdem dois electrões. Os iões de zinco combinam-se com os iões sulfato, originando sulfato de zinco (ZnSO4). Entretanto, o eléctrodo de zinco ficou carregado negativamente com 2 electrões. À medida que esta electrização prossegue, aumentam as forças de repulsão destes electrões com os iões sulfato, até que pára a ionização do zinco, mantendo-se a carga deste eléctrodo. Formou-se uma diferença de potencial entre os eléctrodos de cobre e de zinco. Se o circuito exterior, entre os eléctrodos, for fechado, por exemplo, com uma resistência, há circulação de corrente pela resistência que consiste na circulação de electrões do zinco para o cobre. Ao atingirem o cobre, os electrões vão atrair os iões positivos de hidrogénio que se formaram inicialmente, neutralizando-os. Formam-se átomos de hidrogénio em torno do eléctrodo de cobre. Esta cobertura de hidrogénio é isolante e interrompe progressivamente o fluxo de corrente, impedindo o funcionamento da pilha. Diz-se que a pilha se “polarizou”. O termo “polarização” que está associado a este fenómeno é pouco correcto, pois a pilha já estava polarizada. Seria mais correcto chamar-lhe “alteração da polarização”. Para que a pilha possa ser novamente utilizada é preciso aguardar algum tempo, com a pilha desligada do circuito exterior, para que a camada de hidrogénio se extinga ou então limpar o eléctrodo de cobre retirando o hidrogénio que o envolve. É este fenómeno de polarização que torna esta pilha pouco prática. A solução para este problema é envolver o eléctrodo de cobre com um despolarizante que retire automaticamente o hidrogénio à medida que se forma (é o caso, por exemplo, da pilha de Léclanché) ou então usar uma pilha que não se polarize, como é o caso da pilha de Daniell. A pilha de Daniell foi inventada em 1836 pelo químico e meteorologista inglês John Daniell e é constituída por um eléctrodo de zinco mergulhado numa solução aquosa de ácido sulfúrico dentro dum vaso poroso. Este vaso é colocado no interior doutro vaso de cobre contendo sulfato de cobre. A solução de sulfato de cobre é saturada com cristais de sulfato de cobre (eléctrodo positivo). O vaso poroso impede os iões de hidrogénio de entrar em contacto com o eléctrodo de cobre e produzirem hidrogénio, polarizando a pilha. Em contacto com a solução de sulfato de zinco, originam-se iões de zinco a partir do eléctrodo, formando-se neste electrões. No eléctrodo de cobre, são libertados iões positivos de cobre na solução de sulfato de cobre, ficando no eléctrodo de cobre electrões resultantes da ionização. O número de electrões produzidos no eléctrodo de zinco é superior ao produzido no eléctrodo de cobre, pelo que o eléctrodo de zinco fica negativo em relação ao eléctrodo de cobre. Durante o funcionamento, por fecho do circuito exterior entre os dois eléctrodos, os electrões em excesso no eléctrodo de zinco circulam para o eléctrodo de cobre, constituindo uma corrente eléctrica. O ácido sulfúrico reage com o eléctrodo de zinco. Por dissociação electrolítica, cada molécula de ácido sulfúrico decompõe-se num sulfatião e em iões de hidrogénio. O ião sulfato reage com o zinco do eléctrodo, depositando dois electrões e produzindo uma molécula de sulfato de zinco. Verifica-se uma diminuição de zinco e um aumento de sulfato de zinco. Os iões positivos de hidrogénio em contacto com os electrões dos iões de zinco do eléctrodo originam átomos de hidrogénio que se liberta sob a forma de bolhas. No vaso de cobre, o sulfato de cobre dissocia-se em iões sulfato (negativos SO42-) e iões de cobre (positivos H2+). Estes depositam-se no eléctrodo de cobre, recebendo 2 electrões, que se deslocaram do eléctrodo de zinco pelo circuito exterior. Os iões sulfato atravessam a superfície porosa e entram em contacto com o eléctrodo de zinco, formando sulfato de zinco que se dissolve na solução, reacção acompanhada com a deposição de dois electrões no eléctrodo de zinco, mantendo, desta forma, a corrente no circuito exterior. À medida que a pilha funciona, alguns iões de zinco libertados do eléctrodo de zinco não se combinam com iões sulfato, fazendo diminuir a força electromotriz e diminuindo a vida da pilha. Também a diminuição de zinco no eléctrodo de zinco e o aumento de cobre no eléctrodo de cobre conduzem a um termo na vida da pilha de Daniell. A pilha de Daniell tornou-se a primeira pilha prática na sua utilização e foi muito usada para alimentar os primeiros telégrafos. Pode ver-se o aspecto de uma destas pilhas nesta figura no site Museu de Electricidade http://br.geocities.com/jcc5001pt/museumicrofonedehughes.htm 2 Como se viu, embora a pilha de Daniell não se polarize pelo hidrogénio e seja considerada impolarizável, na realidade não é bem assim, devido à formação dos iões de zinco em torno do eléctrodo de zinco. Além disso, estas pilhas iniciais não são práticas para transportar, devido a usarem electrólitos perigosos em forma líquida. Por estas razões, surgiram as pilhas secas com despolarizante. A pilha (líquida) de Léclanché usa um eléctrodo positivo de carvão, um eléctrodo negativo de zinco, ambos mergulhados num electrólito constituído por uma solução de cloreto de amónio. O eléctrodo de carvão está envolvido por dióxido de manganésio (MnO2). Este funciona como despolarizante, reagindo com o hidrogénio que se forma durante o funcionamento da pilha. Como resultado de diversas reacções químicas, o hidrogénio formado irá combinar-se com oxigénio originando água evitando, desta forma, a polarização pelo hidrogénio. No entanto, dá-se a formação de cloreto de zinco em torno do eléctrodo de zinco que, a somar ao desgaste do zinco, conduzem ao fim de vida da pilha. Esta pilha, ao contrário das anteriores tem uma maior força electromotriz de 1,5 V. Esta pilha também não é transportável, mas substituindo o electrólito por uma pasta de cloreto de amónio e fazendo mais algumas alterações, constrói-se a chamada “pilha seca” que ainda hoje continua a ser muito utilizada, partilhando o mercado com outras pilhas mais recentes como as alcalinas.
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