Eletroquímica: Pilha de Daniell, Eletrodo e Diferença de Potencial

Em 1836, o professor e químico inglês John Frederic Daniell (1790-1845) realizou alguns trabalhos em relação à pilha desenvolvida pelo físico italiano Alessandro Volta, conhecida como pilha galvânica ou voltaica.

O sistema de Volta era feito com discos de metais diferentes intercalados e conectados por um fio condutor, além de um disco embebido em salmoura. Apesar da inovação, que permitiu a descoberta de que as pilhas produzem corrente elétrica contínua por causa de cargas, era pouco segura.

Daniell desenvolveu uma pilha a partir de uma placa de Zinco (Zn) colocada em uma solução de ZnSO4 e uma placa de Cobre (Cu) posta em uma solução de CuSO4. Uma ponte salina (ou parede porosa), que fazia a ligação entre as duas soluções, tinha como função manter a concentração de ânions e cátions sempre constante durante o funcionamento.

Com esse experimento, Daniell observou que os elétrons circulam do eletrodo de maior potencial de oxidação (no caso, o zinco) para o de menor potencial de oxidação (o cobre). A partir disso, estabeleceu uma equação global da pilha

Zn(s) + Cu(aq)+2 → Zn(aq)+2 + Cu

Em notação, a pilha é representada da seguinte forma:

Zn-/Zn2+//Cu2+/Cu-

1 Eletrodos
Com o passar do tempo, a concentração de íons Zn2+ no eletrodo do zinco aumenta enquanto há falta de íons sulfato. Já o eletrodo do cobre apresenta aumento de íons Cu2+ e queda no número de íons sulfato. Esse desequilíbrio tende a interromper o processo. Os eletrodos apresentam as seguintes características:

– Pólos da pilha

Positivo: o de menor potencial de oxidação (Cu)
Negativo: o de maior potencial de oxidação (Zn)

– Cátodo e Ânodo

Cátodo: placa de menor potencial de oxidação (onde ocorre redução – Cu)
Ânodo: placa de maior potencial de oxidação (onde ocorre oxidação – Zn)

– Variação de massa nas placas

Placa de maior potencial de oxidação: diminui (Zn)
Placa de menor potencial de oxidação: aumenta (Cu)

2 Diferença de potencial

A diferença de potencial (DDP) é a diferença que existe entre os potenciais de cada eletrodo. O fluxo dos elétrons em uma pilha sempre acontece no sentido do eletrodo com menor potencial de redução para o eletrodo com maior potencial de redução, ou seja, do ânodo para o cátodo.

O maior valor para a DDP de uma pilha, que acontece no início de seu funcionamento, é chamado de força eletromotriz (fem ou E). A unidade desse número é em Volts (V) e pode ser medida com um aparelho chamado Voltímetro.