Tipos de Pilha

PILHA DE MÃO

Esta pilha é constituída de duas "mãos" metálicas uma de cobre e outra de alumínio, conectadas a um voltímetro.
Nos dois pólos: negativo (alumínio) e positivo (cobre) ocorrem as semi-reações de oxidação e redução, respectivamente. Mas a pilha só entra em funcionamento quando o circuito é fechado, e isto ocorre no momento em que sobre as "mãos" metálicas uma pessoa coloca suas duas mãos.
Os sais presentes no suor das mãos estão dissociados em íons que são responsáveis pelo transporte da corrente elétrica.

A pilha de mãos funciona com duas ou mais pessoas?

Sim. A pilha só entra em funcionamento, se as duas pessoas segurarem as mãos que não estão em contato com os metais, pois assim o circuito será fechado, havendo a passagem de corrente elétrica, no entanto, com o aumento do número de pessoas, o fluxo da corrente elétrica fica mais fraco, aumentando a resistência e consequentemente diminuindo a intensidade de corrente elétrica.

PILHA DE VOLTA

Por volta de 1780, o anatomista italiano Luigi Galvani (1737-1798), realizando experiências de anatomia com sapos, concluiu que a corrente elétrica tinha origem nos músculos animais.

Alessandro Volta (1745-1827), partiu de um pressuposto diferente do de Galvani: o de que a eletricidade tinha origem nos metais. Como físico, Volta tentava provar que só existia um tipo de eletricidade, aquela estudada pelas físicos. Por isso, trocou os tecidos de organismos vivos por ferro, cobre e tecido molhado. Variando os metais usados, rapidamente se convenceu de que seu raciocínio fazia sentido.

Em 1800, Volta construiu um equipamento capaz de produzir corrente elétrica continuamente: a pilha de Volta. Ele empilhou alternadamente discos de zinco e de cobre, separando-os por pedaços de tecido embebidos em solução de ácido sulfúrico. A pilha de Volta, produzia energia elétrica sempre que um fio condutor era ligado aos discos de zinco e de cobre, colocados na extremidade da pilha.

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.

PILHA DE DANIELL MODIFICADA

Esta pilha foi desenvolvida na Universidade Federal Rural de Pernambuco, há mais de uma década, pelo professor Valberes Bernardo do Nascimento. É constituída por dois eletrodos, um de cobre e um de zinco, imersos em um tubo de ensaio contendo soluções de íons cobre e íons zinco, sendo que as soluções e os eletrodos são separados por um pequeno copo feito de papel de filtro.

As semi-reações que ocorrem nesta pilha são as mesmas que ocorrem na Pilha de Daniell tradicional. A principal diferença é que nesta não se usa uma ponte salina. A migração iônica ocorre através do papel de filtro que funciona como parede porosa mantendo a neutralidade elétrica das soluções.

Essa forma alternativa de montar a pilha de Daniell é muito importante em relação a diversos aspectos. O custo baixo dos materiais permite que a mesma possa ser construída em qualquer escola. Essa pilha pode ser trabalhada de forma que aguce a curiosidade dos alunos, através de questionamentos como: o que aconteceria se nós invertêssemos os pólos? Se fizéssemos uma associação em série? Se mudássemos as concentrações? Se ligássemos à pilha ao mesmo tempo, uma lâmpada e um motor? Etc. Outro aspecto extremamente relevante, é a questão da interdisciplinaridade. Através do funcionamento desta pilha, diversos conceitos, tais como: corrente elétrica, resistência elétrica, circuitos em série e paralelo, etc., que são tipicamente abordados em Física, podem também ser estudados em Química.

ACUMULADOR OU BATERIA DE CHUMBO

O acumulador de chumbo foi inventado pelo francês Gaston Piantei em 1860. É uma associação de pilhas (chamadas de elementos, na linguagem da indústria de baterias) ligadas em série. O potencial de cada pilha é aproximadamente 2V. Uma bateria de pilhas, que é a mais comum nos carros modernos, fornece uma tensão de 12V. Associações ainda menores são usadas em tratores, aviões e em instalações fixas, como centrais telefônicas e aparelhos de PABX.

A bateria de Chumbo é constituída de dois eletrodos um de chumbo e o outro de dióxido de chumbo, ambos mergulhados em uma solução de ácido sulfúrico com densidade aproximada de 1,30g/mL.

Quando o circuito externo é fechado, conectando eletricamente os terminais, a bateria entra em funcionamento (descarga), ocorrendo a semi-reação de oxidação no chumbo e a de redução no dióxido de chumbo.

Durante o funcionamento normal de um automóvel, a bateria fornece eletricidade para dar partida para acender os faróis ligar o rádio, limpador, setas, buzina, etc. e recebe energia do gerador para se recarregar.

Porque uma bateria de automóvel (chumbo) dura tanto tempo?
Em uso contínuo, a bateria de chumbo duraria poucas horas, mas no automóvel, ela é recarregada pelo gerador, através da aplicação de uma diferença de potencial superior a da bateria em sentido contrário (eletrólise).

É correto colocar água na bateria de chumbo?
As constantes recargas efetuadas pelo gerador na bateria de chumbo, causa também a decomposição da água da solução da bateria, por isso, periodicamente coloca-se água destilada, no entanto, atualmente estão sendo comercializadas baterias seladas, que em princípio não necessitariam da adição de água.

Quando a bateria de chumbo fica totalmente descarregada?
Durante a descarga da bateria o ácido sulfúrico é consumido, com isso a concentração e a densidade da diminuem gradativamente. Quando a densidade atinge valores inferiores a 1,20g/mL, a bateria está praticamente descarregada. Por isso pode-se testar a carga da bateria com um densímetro.

PILHA DE LECLANCHÉ (PILHA SECA ou PILHA COMUM)

Esta pilha foi inventada em 1866 pelo engenheiro francês George Leclanhé (1839-1882). A pilha de Leclanché é a precursora das modernas pilhas secas de uso tão diversificado. Dão voltagem de 1,5V, e são extensivamente usadas em lanternas, rádios portáteis, gravadores, brinquedos, flashes, etc.

A pilha de Leclanché é formada por um cilindro de zinco metálico, que funciona como ânodo, separado das demais espécies químicas presentes na pilha por um papel poroso. O cátodo é o eletrodo central. Este consiste de grafite coberto por uma camada de dióxido de manganês, carvão em pó e uma pasta úmida contendo cloreto de amônio e cloreto de zinco. Esta pilha tem caráter ácido, devido a presença de cloreto de amônio. A expressão pilha seca é apenas uma designação comercial que foi criada há muitos anos para diferenciar este tipo de pilha (revolucionário na época) das pilhas até então conhecidas, que utilizavam recipientes com soluções aquosas, como a pilha de Daniell.

Depois que a pilha comum para de funcionar (descarrega) ela pode ser recarregada e voltar a funcionar novamente?
Não. Porque a pilha de Leclanché não é recarregável (semi-reação de redução irreversível). A pilha cessa seu funcionamento quando todo o dióxido de manganês é consumido.

Por que será que ocorrem alguns vazamentos nas pilhas comuns, causando muitas vezes estragos nos equipamentos?
Porque essa pilha não funciona totalmente a seco, ocorrem paralelamente, lentas reações redox, causando ruptura do cilindro de zinco e vazamento da pasta ácida corrosiva, por isso é importante não deixar pilhas sem uso dentro dos equipamentos durante longos períodos.

Será que a pilha comum dura mais se intercalar períodos de uso e de repouso?
Sim. Pois ao utilizar continuamente a pilha, os gases formados: hidrogênio e gás amônia impedem o fluxo de cargas elétricas fazendo com que a corrente caia. Retirando a pilha do aparelho, após um certo tempo ela irá funcionar, pois as bolhas gasosas formadas serão desfeitas.

Se colocarmos uma pilha gasta na geladeira ela é recarregada?
Não, ela volta a funcionar durante algum tempo, porque a baixa temperatura faz com que o gás amônia seja removido, o que não significa que ela foi recarregada.

E na água quente a pilha é recarregada?
Recarregada não, mas o aumento de temperatura irá favorecer a perda de elétrons, fazendo com que ela funcione por mais algum tempo.

PILHA SECA ALCALINA ou PILHA COMUM ALCALINA

Essas pilhas são semelhantes à de Leclanché. As principais diferenças são: sua mistura eletrolítica que contém hidróxido de potássio ou de sódio (bases), ao invés de cloreto de amônio (sal ácido), e o ânodo é feito de zinco altamente poroso, que permite uma oxidação mais rápida em relação ao zinco utilizado na pilha seca comum.

As pilhas alcalinas dão voltagem de 1,5 V, e não são recarregáveis. Comparando-as com as pilhas secas comuns, as alcalinas são mais caras, mantêm a voltagem constante por mais tempo e duram cinco vezes mais. Isso ocorre porque o hidróxido de sódio ou potássio é melhor condutor eletrolítico, resultando uma resistência interna da pilha muito menor do que na pilha de Leclanché.

Por que será que as pilhas alcalinas duram mais que as comuns?
Nas pilhas alcalinas, o meio básico faz com que o eletrodo de zinco sofra um desgaste mais lento, comparado com as pilhas comuns que possuem um caráter ácido.