Pilhas

Pilhas são dispositivos capazes de produzir corrente elétrica (energia elétrica) a partir de reações de oxidação e redução de componentes metálicos presentes em sua estrutura. Vale dizer que:

Oxidação: é a capacidade que um material apresenta de perder elétrons;
Redução: é a capacidade que um material apresenta de ganhar elétrons.

Assim, em uma pilha, como os elétrons partem de um componente e chegam até outro, forma-se uma corrente elétrica, que é capaz de fazer funcionar diversos dispositivos eletrônicos.

Funcionamento de uma pilha

Para explicar o funcionamento de uma pilha, vamos utilizar uma das primeiras pilhas construídas, a pilha de Daniell:

Esquema da pilha de Daniell

Na pilha de Daniell, temos:

Um ânodo de zinco (formado por uma placa) imerso em uma solução formada por água e sulfato de zinco (ZnSO₄). A placa de zinco, ao sofrer oxidação, libera elétrons, formando o cátion Zn⁺², que permanece na solução. Com isso, a placa tem seu tamanho diminuído e a solução fica com excesso de cátions;
Um cátodo de cobre (formado por uma placa) imerso em uma solução formada por água e sulfato de cobre (CuSO₄). Na solução, existem cátions cobre (Cu⁺²), os quais, ao receber os elétrons vindos do ânodo, transformam-se em cobre sólido (Cu) e aderem-se à placa. Com isso, a placa tem seu tamanho aumentado e a solução fica com deficiência de cátions;
Uma ponte salina, formada por uma solução de água e cloreto de potássio (KCl), que possui cátions potássio (K⁺) e ânions cloreto (Cl^-). Durante o funcionamento da pilha, cátions da ponte salina deslocam-se para a solução do cátodo, e os ânions da ponte salina deslocam-se para a solução do ânodo;
Um fio condutor conecta o ânodo ao cátodo.

Componentes de uma pilha qualquer

Ânodo: é o polo da pilha que sofre o processo de oxidação, ou seja, aquele que perde os elétrons;
Cátodo: é o polo da pilha que sofre o processo de redução, ou seja, aquele que recebe os elétrons. Geralmente, apresenta uma mistura pastosa com íons capazes de sofrer redução;
Condutor de elétrons: é o material por onde os elétrons percorrem o caminho do ânodo até o cátodo.

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Exemplos de pilhas existentes no mercado

a) Pilha comum (pilha de Leclanché)

Foi a primeira pilha desenvolvida sem a presença de soluções. Trata-se de uma pilha capaz de produzir uma voltagem (diferença de potencial) em torno de 1,5 V e apresenta os seguintes componentes:

Ânodo: formado por uma placa de zinco metálico;
Cátodo: formado por uma pasta com dióxido de manganês (MnO₂), cloreto de amônio (NH₄Cl), água e amido.

Representação esquemática dos componentes de uma pilha comum

Trata-se de uma pilha muito utilizada em brinquedos e dispositivos eletrônicos gerais (controle remoto, lanternas etc.).

b) Pilha alcalina

Trata-se de uma pilha que apresenta o mesmo padrão de estrutura da pilha comum. O diferencial está na composição do ânodo e do cátodo. É capaz de produzir uma voltagem em torno de 1,5 V e apresenta os seguintes componentes:

Ânodo: geralmente formado por uma placa de zinco, cádmio e outros metais;
Cátodo: formado também por uma mistura pastosa com óxidos de alguns metais, mas com a presença de cloreto de potássio (Kcl) em vez do cloreto de amônio.

Essa pilha apresenta as mesmas aplicações de uma pilha comum.

c) Pilha de lítio e iodo

Pilha alcalina capaz de produzir uma voltagem em torno de 2,8 V e apresenta os seguintes componentes: