Pilhas – Definição, funcionamento, componentes e principais exemplos

As pilhas, também denominadas de células galvânicas, são sistemas em que a energia química é transformada em energia elétrica de modo espontâneo.

Ou seja, a pilha fornece energia ao sistema somente até que a reação química se esgote.

Não entendeu? Então fique ligado na matéria a seguir, pois vamos ensinar tudo sobre essas células galvânicas.

O que são 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. Sendo assim, 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.

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Fonte: Guia do Estudante

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.

Esses dispositivos receberam esse nome porque a primeira pilha a ser criada foi inventada por Alessandro Volta, no ano de 1800, e era formada por discos de zinco e cobre separados por um algodão embebido em salmoura.

Desse modo, tal conjunto era colocado de forma intercalada, um em cima do outro, empilhando os discos e formando uma grande coluna.

Portando, como era uma pilha de discos, começou a ser chamada por esse nome.

Funcionamento das Pilhas

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

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Fonte: Eletroquímicas

Desse modo, 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–). Sendo assim, 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.

Sendo assim, as pilhas atuais possuem esse mesmo princípio de funcionamento, em que um metal doa elétrons para outro, por meio de uma solução condutora, e é produzida a corrente elétrica.

Contudo, a diferença é que as pilhas usadas hoje são secas, porque não utilizam como eletrólito uma solução líquida, como ocorre na pilha de Daniell.

Componentes de uma Pilha

As pilhas são sempre formadas por dois eletrodos. Além disso, também é formada por um eletrólito. Ou seja:

Ânodo: eletrodo negativo no qual acontece a reação de oxidação, ou seja, perda de elétrons; Cátodo: eletrodo positivo no qual acontece a reação de redução, ou seja, ganho de elétron; Solução eletrolítica (ponte salina): é o meio pelo qual os elétrons cedidos pelo ânodo chegam até o cátodo.

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Fonte: Resumo Escolar

Exemplos de Pilhas

Hoje existe uma diversidade muito grande de pilhas que são vendidas comercialmente. Entre elas as mais comuns são as pilhas ácidas (de Leclanché) e as pilhas alcalinas.

Além disso, outros exemplos são as pilhas de lítio e iodo e as pilhas de mercúrio e zinco.

Sendo assim, a seguir vamos conhecer melhor cada uma delas.

Pilha Ácida (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.

Sendo assim, apresenta os seguintes componentes:

Um ânodo formado por zinco metálico; Um cátodo formado por uma pasta com cloreto de amônio, água, amido e dióxido de manganês; Uma ponte salina que serve como condutora para os elétrons que partem do cátodo em direção ao ânodo.

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Fonte: Mundo Educação

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

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.

Desse modo, apresenta os seguintes componentes:

Um ânodo formado por zinco metálico ou cádmio; Um cátodo formado por óxido de mercúrio, óxido de níquel e iodo; Apresenta no material que compõe o cátodo uma base misturada. Pilha de Lítio e Iodo

Pilha alcalina capaz de produzir uma voltagem em torno de 2,8 V.

Portanto, apresenta os seguintes componentes:

Um ânodo formado por uma placa de lítio; Um cátodo formado por um complexo de iodo.

Sendo assim, um exemplo da utilização dessa pilha é em aparelhos de marca-passo.

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Marca-passo.
Fonte: Folha BV Pilha de Mercúrio e Zinco

Pilha alcalina capaz de produzir uma voltagem em torno de 1,35 V.

Desse modo, apresenta os seguintes componentes:

Um ânodo formado por uma placa de zinco; Um cátodo formado por uma pasta com óxido de mercúrio (HgO).

Portanto, essa pilha é muito utilizada em relógios e calculadoras, por exemplo.

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Fonte: Brasil Escola

Desse modo, agora que você aprendeu tudo sobre pilhas, aprenda também como fazer fogo usando uma pilha.

Fontes: Manual da Química, Brasil Escola, Alunos Online

Fonte Imagem Destaque: VG Resíduos

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