O que se nota, em uma pilha de Daniell, após certo tempo de funcionamento?
Passo 1
O enunciado pergunta: “O que se nota, em uma pilha de Daniell, após certo tempo de funcionamento?”
Informações que temos (implícitas na pergunta): há uma pilha de Daniell composta por um eletrodo de zinco imerso numa solução de sulfato de zinco e um eletrodo de cobre imerso numa solução de sulfato de cobre, ligados por um condutor externo e por uma ponte salina. Vou usar esses componentes como dados do problema.
Informações que temos (implícitas na pergunta): há uma pilha de Daniell composta por um eletrodo de zinco imerso numa solução de sulfato de zinco e um eletrodo de cobre imerso numa solução de sulfato de cobre, ligados por um condutor externo e por uma ponte salina. Vou usar esses componentes como dados do problema.
Passo 2
Vamos lembrar o que acontece quimicamente na pilha. As reações parciais (meia-reações) são:
Expliquei as reações para você: a primeira mostra o zinco metálico perdendo elétrons (oxidação) e indo para a solução como íons
. A segunda mostra os íons
na solução ganhando elétrons (redução) e depositando metal cobreoso na superfície do eletrodo de cobre.
Passo 3
Interpretação física das reações: o eletrodo de zinco é o ânodo (onde ocorre oxidação) e o eletrodo de cobre é o cátodo (onde ocorre redução). Como consequência direta:
- O ânodo de zinco vai se corroendo: pedaços de zinco viram
e se dissolvem na solução, então o eletrodo de zinco perde massa. - O cátodo de cobre recebe íons
que se transformam em cobre metálico e se depositam sobre ele, então o eletrodo de cobre ganha massa.
Passo 4
O que se nota visualmente nas soluções:
- A solução de sulfato de cobre (vou escrever
) é tipicamente azul devido aos íons . À medida que a pilha funciona, é consumido no cátodo, então a cor azul tende a desbotar perto do cátodo. - A solução de sulfato de zinco (
) recebe mais , ficando mais concentrada. Isso pode não ter cor forte, mas a condutividade aumenta nessa metade e podem aparecer mudanças de aspecto (ex.: leve turvação se houver impurezas). - A ponte salina (ou outro arranjo) estabiliza as cargas, permitindo que íons migrem e evitem acúmulo de cargas que parariam a reação rapidamente.
Passo 5
Efeito sobre a tensão e o funcionamento ao longo do tempo: por causa do consumo de
e do aumento de
, as concentrações nas duas semi-celas mudam. Essas alterações nas concentrações afetam os potenciais das semi-reações (pela equação de Nernst, se você vir depois), fazendo a ddp da pilha cair gradualmente. No fim, quando um dos reagentes se esgota (por exemplo, muito depósito de cobre que cobre a superfície ativa ou consumo significativo de íons
), a corrente cessa.
Passo 6
Resumo prático e observável — o que você veria se olhar a pilha depois de um tempo de uso:
- O eletrodo de zinco estará mais fino/consumido (perde massa).
- O eletrodo de cobre terá depósitos metálicos adicionais (ganha massa).
- A coloração azul da solução de
tende a diminuir perto do cátodo; a solução de torna-se mais concentrada. - A tensão da pilha diminui com o tempo até a reação praticamente parar.
Resposta
O eletrodo de zinco (ânodo) corrói e perde massa, enquanto o eletrodo de cobre (cátodo) recebe depósito de cobre e ganha massa; a solução de
perde a coloração azul perto do cátodo e a de
fica mais concentrada, e a ddp da pilha vai diminuindo até ela parar.