Desmontando
uma pilha seca e um acumulador
Com base na
discussão da aula onde você observou a desmontagem de uma pilha seca e de um acumulador
e do texto exposto a seguir. Responda as perguntas propostas ao final do texto
Pilha Seca
A pilha seca pode ser representada de
forma simplificada pelo esquema a seguir. Na pilha seca o cátodo ( onde acontece a
redução ) é o carbono e o ânodo (onde acontece a oxidação) é o zinco. O zinco é
envolvido por uma mistura pastosa constituída de cloreto de amônio (NH4Cl),
dióxido de manganês (MnO2) e água.
Esta pasta é envolta por outra camada pastosa geralmente constituída de farinha de trigo
cloreto de amônio e cloreto de Zinco (ZnCl2) e água. O cátodo envolto nessas
duas camadas de pasta estão colocados dentro de um recipiente (uma espécie de copo) de
zinco. Como você pode perceber esta pilha contém água e portanto não é seca como
sugere seu nome. Na realidade ela leva este nome pois ao invés de soluções líquidas
como as utilizadas na montagem da pilha de Daniel comum (procedimento 1), são utilizadas
pastas, mas estas contém água que é essencial para o funcionamento da pilha.
As reações que ocorrem nos eletrodos da pilha seca
não são bem conhecidas. Uma das interpretações é a seguinte:
|
Ânodo |
Zn(s) à Zn2+(aq)
+ 2e- |
|
Cátodo |
2NH4+(aq)
+ 2MnO2 (s) + 2e- à Mn2O3(s) + 2NH3(aq)
+ H2O |
Esta reações mostram que como na pilha de Daniel o ânodo libera elétrons que são
captados pelo cátodo. Assim apesar das substâncias envolvidas na pilha seca comum serem
diferentes da pilha de Daniel estudada vemos que em ambas existe um ânodo onde ocorre a
oxidação e portanto libera elétrons e um cátodo onde ocorre a redução e portanto
capta elétrons.
Acumulador de Chumbo
Os acumuladores tem a vantagem de poderem ser
recarregados. Isso é possível graças aos íons móveis que, ao receberem energia
elétrica, invertem a reação química de descarga (reação não espontânea),
regenerando os reagentes.
O acumulador de chumbo ou bateria de chumbo é um
desses tipos de pilha que podem ser recarregadas e é utilizado em automóveis. Ele é
formado por um eletrodo de chumbo esponjoso e de um eletrodo de dióxido de chumbo em pó
ambos dentro de uma malha de liga chumbo-antimônio. Esta liga é mais resistente a
corrosão que o chumbo puro. Este conjunto de chumbo dióxido de chumbo está imerso em
uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4).
No acumulador o chumbo é o ânodo enquanto que o
dióxido de chumbo é o cátodo. A reações que acontecem durante a descarga são
representadas a seguir.
Ânodo
Pb(s) + HSO4-(aq) + H2O(l) à PbSO4(s)
+ H3O+ + 2e-
Cátodo
PbO2(s) + 3H3O+(aq) + HSO4-(aq)
+ 2e- à PbSO4 + 5H2O
Reação
Total Pb(s) + PbO2(s)
+ 2H3O+(aq) + 2HSO4-(aq)
à 2PbSO4 + 4H2O(l)
A reação do cátodo e do ânodo
produzem sulfato de chumbo (PbSO4), insolúvel que adere aos eletrodos. Quando
um acumulador esta se descarregando ocorre um consumo de ácido sulfúrico, assim diminui
a densidade da solução eletrolítica (água e ácido sulfúrico). Deste modo medindo-se
a densidade da solução eletrolítica pode-se saber qual a magnitude da carga ou descarga
do acumulador (lembre-se que a densidade tem relação com a quantidade de ácido
sulfúrico presente na mistura).
Para o acumulador recarregar faz-se passar corrente
contínua do eletrodo de chumbo para o de dióxido de chumbo o que resulta na inversão
das reações. Neste processo o ácido sulfúrico é regenerado; por isso a porcentagem de
ácido sulfúrico indica o grau de carga ou descarga do acumulador.
Questões
Por que se pode considerar as
pilhas secas e os acumuladores como sistemas químicos?
A água é importante para o funcionamento da
pilha seca? Se é qual a sua função? Por que o nome pilha seca?
Qual as semelhanças e diferenças entre o
acumulador e pilha de Daniel construída no laboratório?
Explique com suas palavras porque se usa um
densímetro (aparelho que mede densidade) para saber se uma bateria esta ou não
descarregada?
Tema para
discussão em classe :
As pilhas e acumuladores criam energia ou
apenas as transformam? |
