Pilhas e eletroquímica

Nas pilhas ocorrem reações químicas que produzem corrente elétrica. 

A Eletroquímica é a parte da Química que estuda esse tipo de reação chamada de oxidação e redução (óxido-redução ou oxi-redução).

Um bom exemplo deste tipo de reação é mostrada abaixo entre uma solução de nitrato de prata e um fio de cobre.

Imagem capturada do vídeo https://youtu.be/yO9sl60XAZo

Para saber o que é uma oxi-redução, basta pensar que é uma reação que acontece com transferência de elétrons, isto é, movimentação de cargas negativas (elétrons). Assim, um material perde elétrons (Oxida) enquanto outro material recebe os elétrons (Reduz). 

Vale lembrar que corrente elétrica pode ser definida justamente como um fluxo de elétrons, temos aí a grande utilidade das Pilhas, um dispositivo portátil que produz energia elétrica a partir de reações químicas.

A potência da pilha em volt ou a diferença de potencial (ddp) depende dos materiais que a compõe, para estimar estes valores existem dados do potencial padrão de redução tabelados (Figura 2 no fim do post) que devem ser consultados para utilização nos cálculos. Basicamente compara-se os valores de potenciais dos materiais que formam a pilha, calcula-se a variação (maior potencial menos o menor potencial) independente se for o valor de redução ou oxidação, se o resultado for positivo significa que a reação é espontânea com produção de energia elétrica.
O cálculo simples da ddp para a pilha pode ser determinado pela equação:

Mas antes de usar fórmulas e ficar fazendo um monte de contas é importante conhecer o comportamento do elemento químico (metal), se ele tem uma tendência maior para receber ou perder elétrons o esquema abaixo ajuda nessa compreensão. 

Tendência de reatividade dos metais

Resumindo:

Maior potencial de oxidação significa que o material irá perder elétrons.

Maior potencial de redução significa que o material irá
receber elétrons.

Os metais alcalinos são chamados de agentes redutores fortes, pois perdem seus elétrons para outros átomos com bastante facilidade, na esquema mostrado acima percebe-se a maior tendência de oxidação para os elementos das famílias 1 e 2 da Tabela Periódica. 

Fig. 1: Fusca de Museu.

Esses conceitos também são importantes para o entendimento sobre metal de sacrifício. Considere o item decorativo acima como peça de museu. Neste caso, se houvesse algum metal de sacrifício ligado ao para-choque do fusca, será que o que vemos na foto teria acontecido?

Fonte: Livro Química 2 - Ciscato, Pereira, Chemello e Proti.

Uma reserva (jazida) de sódio será que pode ser descoberta? 

E as pilhas recarregáveis, como funcionam?

- Como é possível afirmar que jamais será noticiado algo como a descoberta de uma jazida de sódio?

Pelo potencial de oxidação. O sódio é um metal com baixo potencial de redução, o que quer dizer que ele perde parte de seus elétrons com facilidade. Tá e daí? Daí que, se é mais comum, mais estável, mais fácil, achar ele no seu estado oxidado então não será uma tarefa fácil encontrar o metal sódio na sua forma elementar Naº (sódio metálico) com número de oxidação zero. 

- As pilhas recarregáveis necessitam de energia elétrica para recuperar os reagentes da reação. Assim, depois de recarregadas os componentes irão reagir novamente para converter energia química em energia elétrica.