A Ponte Salina das Pilhas

Se você está lendo este texto seus conhecimentos em química são muitos bons. Pois para abordar o tema que trataremos aqui é necessário ter conhecimentos prévios sobre o assunto. Mas mesmo que você não possua conhecimentos prévios, não se preocupe, pois com a maneira que o assunto será abordado, temos certeza que você sairá craque e mandará bem em todas as provas e questões que tratarem sobre a pontes salinas das pilhas. Preparado? Então mãos à obra!

A primeira coisa que deve ficar claro ao se estudar a ponte salina de pilhas, é que não estamos tratando de pilhas comuns, dessas que utilizamos em controles remotos e outros aparelho. Pilha é o nome dado ao experimento onde a ponte salina se forma. O mais conhecido deles é o experimento onde é utilizado eletrodo para conectar duas soluções separadas, cada uma em um recipiente também de vidro. É importante dizer que esse mesmo experimento pode ser realizado de outra forma, como o foi com a pilha de Volta, onde ao invés do tubo de vidro em forma de “U”, instrumento que geralmente é utilizado para a construção da ponte salina, foi empregado um tecido umedecido para a formação. Bom, a esta altura já é possível deduzir porque a pilha, apesar de não ser a pilha a qual estamos acostumados, recebe este nome: porque é um experimento que provém da eletroquímica.

A importância da ponte salina reside no fato que dela ser a responsável por garantir uma longa vida útil à pilha, fazendo com que ela funcione por muito mais tempo em comparação ao tempo de vida sem a ponte salina. Vamos entender como a ponte salina funciona com mais detalhes.

O experimento

Como já dito acima, o experimento é realizado com duas substâncias separadas que se conectam por meio de um eletrodo, responsável por fechar o circuito. Obviamente também há a ponte salina, que pode ser materializada ou por um tubo de vidro em “U” ou por um pedaço de pano úmido. Em nosso experimento vamos utilizar o tubo em “U”.

Pois bem, em um recipiente (ou semi célula, para adotar uma nomenclatura mais precisa) temos uma solução de sulfato de cobre (CuSO4) e um outro recipiente uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4). Em uma das extremidades de nosso eletrodo, temos o cobre, que está imerso no recipiente com sulfato de cobre, outra de zinco, mergulhada no sulfato de zinco.

Com o passar do tempo, o que aconteceria seria a oxidação do zinco metálico (ânodo), cuja reação seria a liberação de elétrons para o cátodo (isto é, íons de cobre), já que o circuito está fechado pelo eletrodo, o que permite essa transferência. Vamos utilizar a notação adequada para expressar essas (semi) reações:

No ânodo, a semirreação é dada por: Zn(s) < > Zn2+ (aq) + 2e;
No cátodo, a semirreação é dada por: Cu2+ (aq) + 2e < > Cu(s);
Dessas duas semirreações, podemos concluir que a reação global é dada por: Zn(s) + Cu2+ (aq) < > Zn2+ (aq) + Cu.

No entanto, com o passar do tempo a neutralidade das soluções – o que em última instância é o que faz a pilha funcionar – seria afetada devido à transferência de elétrons de uma célula para outra, já que haveria o sobrecarga. E a solução para evitar o excesso de carga é a ponte salina.

A ponte salina

Como é possível concluir pelo nome, a ponte salina é uma solução de sal aquosa e extremamente concentrada. Se você já estudou ou conhece os sais, pode até saber quais sais poderiam ser utilizados na construção da ponte. Se você ainda não teve a oportunidade de estudá-los, sem problemas. Os sais que podem e geralmente são empregados na construção da ponte salina são o nitrato de amônio (NH4NO39(aq)), o nitrato de sódio (NaNO3(aq)) e o cloreto de potássio (KCl(aq)).

Como composto químico, esse solução salina e aquosa contém íons e são esses íons que serão liberados para garantir a neutralidade das semi células e, consequentemente, o funcionamento da pilha. Para ilustrar como se dá esse equilíbrio, utilizaremos o cloreto de potássio como exemplo. Seus íons, K+ e Cl- serão liberados e os cátions, K+, vão para a semi célula que apresenta baixo nível de cátions (no exemplo de nosso experimento, o Cu2+(aq)) e, consequentemente, os ânions, Cl-, vão em direção a semi célula que se encontra com excesso de cátions, Zn2+ aquoso. É, portanto, essa transferência de íons que garante o equilíbrio e neutralidade das soluções, dando maior tempo de vida útil às pilhas e essa transferência só é possível graças à ponte salina.

Agora que você já sabe o que é e como é construída uma ponte salina, tente esboçar, mesmo que de forma não padronizada, como seria as reações quando utilizadas pontes salinas com outros compostos, como o nitrato de sódio e o nitrato de amônio.