skip to main |
skip to sidebar
A pilha de Daniell (também chamada de célula de Daniell) é uma pilha constituída de eletrodos de cobre e zinco interligados e respectivamente imersos em solução de Cu2+ e Zn2+. Foi inventada pelo britânico John Frederic Daniell.
PILHA DE DANIELL TRADICIONAL
Esta pilha construída por John Frederick Daniell, no ano de 1836, é constituída por dois eletrodos um de cobre e um de zinco imersos em semi-células contendo soluções com seus respectivos íons (Cu++ e Zn++), uma ponte salina conectada às duas semi-células e um fio metálico.
O funcionamento da pilha de Daniell é semelhante a de Volta pois possuem os mesmos eletrodos: cobre e zinco, as diferenças são que na pilha de Daniell os eletrodos estão em compartimentos separados, e a utilização da ponte salina, que é responsável pelo fechamento do circuito elétrico.
Nessa pilha ocorre a semi-reação de oxidação no eletrodo de zinco, havendo um fluxo de elétrons através do fio metálico até o eletrodo de cobre, local onde ocorre a semi-reação de redução. Para manter a neutralidade elétrica, íons migram através da ponte salina, que é uma solução eletrolítica que não participa diretamente das reações nos eletrodos.
O calculo da diferença de potencial pode ser feito com a fórmula: D E = Eoxid - Ered
(maior) (menor)
Assim para pilha de Daniell temos:
Trabalho espontâneo: é um processo espontâneo, o valor de D E é sempre positivo.
Trabalho elétrico da pilha: Energia responsável pelo trabalho químico recebe o nome de energia livre (G).
A variação de energia livre (D E) mede o trabalho realizado pelo sistema.
D G = -nF*D E. O que determina esse cálculo?
Corrente elétrica (I) é o deslocamento “ordenado”(dirigido) de cargas elétricas em um meio condutor sujeito a uma DDP. Nos meios metálicos as cargas são os elétrons livres.
O dispositivo que mantém a DDP é o GERADOR, que faz isto às custas da transformação de algum tipo de energia em ENERGIA ELÉTRICA, pois na natureza nada é de graça. O CIRCUITO ELÉTRICO é o “ambiente” onde circula a corrente e acontecem as transformações elétricas.
Toda pilha possui um potencial, ou seja, produz uma voltagem, sendo este potencial medido na pilha. (No caso das pilhas comerciais, que se usam em rádios, controles remotos e brinquedos, a voltagem, geralmente é de 1,5V, só variando o tamnho de reserva das pilhas. Tamanhos: A,AA, D, etc.)O potencial da pilha pode ser dado, de uma maneira simplificada por: E = Emaior - Emenor , sendo Emaior e Emenor, os potenciais padrões de redução de cada semi equação.Potencial padrão é medido em relaão ao hidrogênio, que teve por convenção, a denominação de potencial padrão de Hidrogênio, que vale 0V.
É a partir dp potencial de uma pilha, que se sabe se a reação ocorre ou não. Quando a variação de potencial da pilha, E, é maior que zero a reação é espontânea. Quando o potencial é negativo, a reação não ocorre espontaneamente e quanto maior for o potencial, positivo, maior será a eficiência da pilha.
Os metais que têm maior tendência de ceder elétrons são mais reativos e aparecem no início da fila de reatividade dos metais. Os metais menos reativos, com menor tendência de ceder, aparecem no final da fila. Os metais reativos doam elétrons para os menos reativos espontaneamente, estabelecendo assim, as reações espontâneas. Quando ocorre o inverso, ou seja, um metal menos reativo cede elétrons para um metal mais reativo, constitui-se uma reação não espontânea.
Toda pilha possui um potencial, ou seja, produz uma voltagem, sendo este potencial medido na pilha. (No caso das pilhas comerciais, que se usam em rádios, controles remotos e brinquedos, a voltagem, geralmente é de 1,5V, só variando o tamnho de reserva das pilhas. Tamanhos: A,AA, D, etc.)O potencial da pilha pode ser dado, de uma maneira simplificada por: E = Emaior - Emenor , sendo Emaior e Emenor, os potenciais padrões de redução de cada semi equação.Potencial padrão é medido em relaão ao hidrogênio, que teve por convenção, a denominação de potencial padrão de Hidrogênio, que vale 0V.
É a partir dp potencial de uma pilha, que se sabe se a reação ocorre ou não. Quando a variação de potencial da pilha, E, é maior que zero a reação é espontânea. Quando o potencial é negativo, a reação não ocorre espontaneamente e quanto maior for o potencial, positivo, maior será a eficiência da pilha.
Para um metal poder reagir deve absorver energia para seus átomos serem isolados, por sublimação, da estrutura cristalina e a seguir serem ionizados. Uma elevação da energia de sublimação e uma alta energia de ionização diminuem a reatividade, embora possa haver compensação parcial com a energia liberada quando os íons se hidratam. Comparando o cobre com o potássio, verifica-se que o cobre possui um ponto de fusão mais elevado e portanto uma maior energia de sublimação. Por causa da carga nuclear maior do cobre, os elétrons são mais firmemente retidos e portanto a energia de ionização será maior. A energia liberada na hidratação não é suficiente para compensar esses valores elevados de energia e assim o potássio é mais reativo que o cobre.
Um metal, assim como qualquer outra substância ou matéria, é formado por elementos químicos sendo geralmente descrito como um aglomerado de átomos com caráter metálico em que os eletrons da camada de valência fluem livremente. Os metais são um dos três grupos dos elementos distinguidos por suas propriedades de ionização e de ligação, junto com metalóides e não-metais. Na tabela periódica, a linha diagonal entre o dúteis e maleáveis, tem geralmente um alto ponto de fusão, são geralmente duros,de cor amarelada, e conduzem electricidade e calor bem. Tem estas propriedades principalmente porque cada átomo exerce somente uma fraca atração nos elétrons mais externos (elétron de valência); assim, os elétrons de valência formam um tipo de nuvem em torno dos átomos, (Teoria de bandas). A maioria de metais são quimicamente estáveis, com a exceção notável dos metais alcalinos e alcalino-terrosos, encontrados na tabela periódica, nas duas primeiras colunas da esquerda.
Oxidação e redução são exemplos destes tipos de reações que ocorrem em nosso dia-a-dia. A oxidação pode ocorrer em três circunstâncias: quando se adiciona oxigênio a substância, quando uma substância perde hidrogênio ou quando a substância perde elétrons.
Quando o magnésio queima no ar, o metal se transforma em cinza à medida que vai ganhando oxigênio e se torna oxidado. Essa cinza é o óxido de magnésio.
A redução, por sua vez, é o inverso e ocorre também de três maneiras: quando uma substância perde oxigênio, quando ganha hidrogênio ou quando ganha elétrons.
Quando o Óxido de Cobre (negro) é colocado em aparelhagem apropriada (câmara) para redução do Óxido de Cobre, o Gás Hidrogênio entra em contato com o Óxido de Cobre super aquecido e como resultado ele perde oxigênio e vai aos poucos tornando-se rosa, pois, está sendo reduzido a Cobre.
Para medir a corrente, pode-se utilizar um amperímetro. Apesar de prático, isto pode levar a uma interferência demasiada no objeto de medição, como por exemplo, desmontar uma parte de um circuito que não poderia ser desmontada.
Como toda corrente produz um campo magnético associado, podemos tentar medir este campo para determinar a intensidade da corrente. O efeito Hall, a bobina de Rogowski e sensores podem ser de grande valia neste caso.
Corrente elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica. Sabe-se que, microscópicamente, as cargas livres estão em movimento aleatório devido a agitação térmica. Apesar desse movimento desordenado, ao estabelecermos um campo elétrico na região das cargas, verifica-se um movimento ordenado que se apresenta superposto ao primeiro. Esse movimento recebe o nome de movimento de deriva das cargas livres.
A história da eletricidade tem início na antiguidade, através da Grécia antiga. De acordo com Tales de Mileto, ao se esfregar âmbar com pele de carneiro, observou-se que pedaços de palha eram atraídos pelo âmbar. A palavra eléktron (ἤλεκτρον) significa âmbar em grego.
A parte do desenvolvimento no ocidente, especula-se que objetos encontrados no Iraque, datados de 250 AC, seriam usados como uma forma de bateria.Cientistas envolvidos e principais experimentos realizados: No século VI a.c o filósofo grego Tales de Mileto descobriu que o âmbar –um certo tipo de resina vegetal- quando atritado com peles de animais, tinha a propriedade de atrair pequenos objetos materiais. Em grego, a palavra eléktron significa âmbar, vindo daí a origem das palavras elétron, elétrica, eletricidade, etc.
Passaram-se mais 2100 anos a partir de Tales, sem que a eletricidade estática – a do âmbar atritado-despertasse interesse e, somente em meados do século XVI, um médico inglês, William Gilbert, descobriu que outros tipos de materiais, a exemplo do vidro, apresentavam propriedades similares a do âmbar, quando atritado com outros materiais.
Passaram-se novamente mais de 100 anos, sem que o conhecimento da eletricidade evoluísse além das observações de Tales e de Gilbert. No final do século XVIII, um professor alemão, Otton Von Guerick, construiu uma maquina elementar, que demonstrava de uma forma mais evidente, o fenômeno da eletrização estática descoberto por Tales e ampliado Gilbert. Esta máquina consistia numa esfera giratória de enxofre que girava fixada a um eixo horizontal com o recurso de uma manivela e que, freada convenientemente com o uso das mãos do operador revestida com luvas, produzia, devido ao atrito, propriedades similares a do âmbar, quando atritado. Registra-se que a maquina de Guerick produzia efeitos elétricos muito mais intensos que aqueles já conhecidos por Tales e Gilbert, propiciando inclusive centelhas elétricas. A Máquina elementar de Von Guerick, não obstante á sua simplicidade, foi um marco decisivo no desenvolvimento dos estudos da Eletricidade, pois despertou a atenção de outros estudiosos sobre o assunto.
