Pilha de Volta

Áreas do conhecimento ligadas ao experimento...

Eletricidade;

Química.

Princípios físicos ligados ao experimento...

Conceito de corrente elétrica;

Reações de oxi-redução.

Princípio correlato ao experimento...

Conceito de eletrólise;

Uso na Geofísica

Descrição do experimento...

O experimento, Princípio da Pilha, mostrado na foto, é capaz de transformar Energia Química em Energia Elétrica, através de reações de oxi-redução.

Esse arranjo é muito parecido com a primeira pilha construída, em 1800, por Alessandro Volta (1745-1827). Alessandro Volta nasceu no Ducado de Milão (antes da unificação italiana, o Risorgimento) e através do invento da pilha voltaica provou que a eletricidade podia ser gerada a partir de reações químicas. O nome da unidade de tensão elétrica, volt, é uma homenagem a este importante cientista.

À época, Volta empilhou discos de zinco e de cobre, alternadamente, separados por pedaços de tecido embebidos em solução de ácido sulfúrico (foi desse empilhamento que surgiu o nome de pilha). E, em 1801, em Paris, Volta apresentou o sistema a Napoleão, que o condecorou com a medalha da Legião de Honra.

Ao segurarmos nos dois bastões condutores (terminais dos eletrodos: positivo e negativo), fechamos o circuito elétrico e, com isso, surge no microamperímetro uma pequena corrente elétrica. Esta corrente elétrica migra do disco superior, de zinco, o polo negativo (ânodo), até o disco inferior, de cobre, o polo positivo (cátodo). É importante lembrar que, embora a pele de nossas mãos constitua um meio isolante, ao observarmos a palma da nossa mão com uma lupa de relojoeiro, vamos notar gotículas de suor, que é um meio ácido. Desse modo, essas gotículas fazem de nossas mãos meios condutores de corrente elétrica, o que garante o funcionamento do experimento.

Repare que o sentido natural da corrente elétrica mencionado anteriormente é o sentido real (do negativo para o positivo) e não o convencional (do positivo para o negativo).

Origem

O significado primitivo da palavra oxidação foi o de reação do ferro (Fe) com o oxigênio (O). Neste caso, o ferro também se oxidou (enferrujou, em linguagem popular); isto é, perdeu elétrons para o oxigênio.

Como a pilha funciona

O fluxo de elétrons que surge entre os terminais da pilha (zinco e cobre) está baseado em um processo conhecido como oxirredução e funciona assim:

O disco de zinco, polo negativo (ânodo), sofre oxidação; isto é, perda de elétrons.

O disco de cobre, polo positivo (cátodo), sofre redução; isto é, ganho de elétrons.

Para tanto, é necessário que exista entre os discos (eletrodos) uma solução (ácido sulfúrico, por exemplo), que funcione como uma ponte (eletrólito), permitindo assim a movimentação constante de íons no sistema. Daí, a presença do disco de feltro embebido em solução de ácido sulfúrico (H2SO4) entre os discos de zinco e de cobre, formando um “sanduíche”, como mostra a ilustração acima.

Perguntas frequentes

1) Como descartar pilhas usadas?

Resposta: Existem postos de coleta específicos para descarte de pilhas. Normalmente estes postos são encontrados em escolas, igrejas locais e shopping centers, por exemplo.

2) Pilhas recarregáveis podem substituir sempre pilhas comuns?

Resposta: Sim! Deve-se apenas observar uma característica importante que as diferencia. A pilha recarregável mantém a tensão elétrica constante de 1,2 V e as pilhas comuns, 1,5 V (e não conseguem manter sua tensão elétrica constante durante todo o período de uso).

3) Por que as pilhas comuns duram tão pouco em câmeras digitais, GPS etc.?

Resposta: Porque elas não foram desenvolvidas tendo em mente as altas necessidades de energia dos aparelhos eletrônicos atuais.

4) É normal a pilha recarregável perder a carga quando não usada?

Resposta: Sim! É normal. Uma pilha recarregável padrão perde em média 20% de sua carga por mês caso seja guardada sem uso. O ideal é recarregá-la um pouco antes de usá-la.

Glossário

Eletrólise: É o processo inverso ao processo sofrido pela pilha. Na pilha, a corrente elétrica é obtida a partir de uma reação química; agora, na eletrólise, é a reação química que é obtida a partir de uma corrente elétrica.

Microamperímetro: É um medidor de corrente elétrica muito sensível.

Referências:

Espaço Geofísica (EG) – Parque CienTec/USP

Apostila do Parque – Energias Alternativas, Sílvio Pélico


Links:

http://sbqensino.foco.fae.ufmg.br/uploads/353/v11a09.pdf

http://www.ficharionline.com/quimica/pagina_exibe.php?pagina=081794

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-46702001000100018&script=sci_arttext

http://www.coladaweb.com/quimica/pilhas.htm

Autoria:

Bassini, A.; Pusceddu, L. (2020) Pilha de Volta.

Créditos detalhados

Autores:

Ailton Marcos Bassini - bassini@usp.br

Luca Hermes Pusceddu