No experimento da pilha de Daniell, em um béquer havia uma solução de sulfato de cobre contendo um eletrodo de cobre e outro béquer havia uma solução de sulfato de zinco contendo um eletrodo de zinco. Os eletrodos foram conectados por um voltímetro e um tubo em U contendo uma solução salina. Explique o papel da ponte salina e a diferença entre a reação de oxirredução no item anterior e a célula eletroquímica (célula eletrovoltaica).
Passo 1
No enunciado temos a pilha de Daniell formada por duas semi-células: uma com eletrodo de zinco em solução de sulfato de zinco e outra com eletrodo de cobre em solução de sulfato de cobre. Essas semi-células são conectadas externamente por um voltímetro (onde fluem elétrons) e internamente por um tubo em U contendo solução salina (ponte salina). O que se pede aqui é:
- Explicar o papel da ponte salina.
- Diferenciar a reação de oxirredução vista anteriormente (onde reagentes ficam no mesmo compartimento) da célula eletroquímica (célula eletrovoltaica), na qual as semi-reações estão separadas e produzem corrente elétrica.
Passo 2
A ponte salina tem duas funções principais:
- Fechar o circuito iônico, permitindo que íons se movam de um béquer ao outro e assim completem o caminho interno do circuito.
- Manter a neutralidade de carga em cada semi-célula.
À medida que o zinco oxida no ânodo, formam-se, que tenderiam a se acumular e gerar excesso de carga positiva. Ao mesmo tempo, no cátodo, são consumidos, deixando excesso de íons negativos. A ponte salina libera contra-íon (por exemplo, ou ) onde há excesso de carga positiva e cátions onde há excesso de carga negativa, evitando que o acúmulo de cargas interrompa o processo redox e a passagem de corrente.
Passo 3
Na reação de oxirredução direta (item anterior) todos os reagentes ficam no mesmo recipiente, de modo que os elétrons cedidos pelo agente redutor passam imediatamente ao agente oxidante sem sair do meio reacional. Não há circuito externo, logo não se aproveita essa transferência para gerar trabalho elétrico.
Já na célula eletroquímica (eletrovoltaica) as semi-reações são fisicamente separadas:
– No ânodo (zinco) ocorre oxidação e liberação de elétrons que percorrem o circuito externo até o voltímetro.
– No cátodo (cobre) ocorre redução ao receber esses elétrons.
Dessa forma conseguimos extrair energia elétrica útil, pois controlamos o fluxo de elétrons pelo circuito externo, enquanto a ponte salina fecha o circuito iônico internamente.
Já na célula eletroquímica (eletrovoltaica) as semi-reações são fisicamente separadas:
– No ânodo (zinco) ocorre oxidação e liberação de elétrons que percorrem o circuito externo até o voltímetro.
– No cátodo (cobre) ocorre redução ao receber esses elétrons.
Dessa forma conseguimos extrair energia elétrica útil, pois controlamos o fluxo de elétrons pelo circuito externo, enquanto a ponte salina fecha o circuito iônico internamente.
Resposta
A ponte salina completa o circuito iônico e evita acúmulo de cargas mantendo a neutralidade em cada semi-célula. Na reação de oxirredução direta os reagentes estão juntos e os elétrons fluem internamente sem gerar corrente externa, mas na célula eletroquímica as semi-reações ocorrem separadas, os elétrons passam pelo circuito externo e permitem a produção de energia elétrica.