Como as células voltaicas funcionam?
Responda:
Uma célula voltaica usa a oxidação e a redução que ocorrem em dois terminais chamados eletrodos para transformar a energia potencial química em energia potencial elétrica. A operação segue ...
Explicação:
Em uma célula voltaica, utilizamos um produto químico com tendência a oxidar - perder elétrons - e um segundo produto químico que reduzirá - ganhará elétrons.
Em termos de requisitos físicos, precisamos de dois eletrodos - condutores sólidos. Um, chamado ânodo, permitirá que os elétrons produzidos pela oxidação deixem a célula, e um segundo, chamado cátodo, permitirá que os elétrons entrem novamente na célula para causar a redução. Ambos são imersos em uma solução eletrolítica condutora.
Qualquer um de um grande número de materiais pode servir como esses eletrodos. Cada eletrodo traz consigo uma contribuição característica para a tensão da célula conhecida como potencial de meia célula.
A voltagem da célula é a diferença entre esses dois potenciais de meia célula.
O diagrama abaixo mostra a célula que consiste em eletrodos de Zn e Cu, que geralmente é o primeiro que os alunos encontram nas aulas de Química. É típico da maneira pela qual a maioria das células funciona.
No ânodo, o metal de zinco oxida em íons de zinco liberando dois elétrons. Os elétrons seguem um caminho através dos fios externos, onde um voltímetro mede a energia possuída pelas cargas. Finalmente, eles chegam ao cátodo de cobre, onde cobrem a superfície externa do metal.
#Zn(s) rarr Zn^(2+) + 2e^-#
Aqui, os elétrons se combinam com os íons de cobre para produzir metal de cobre e os elétrons são removidos do sistema (ou seja, eles não fluem através da solução de volta ao ânodo).
#Cu^(2+) + 2e^-## rarr Cu(s)#
Como os íons positivos são formados no copo esquerdo e removidos do copo direito, deve ser necessário que os íons positivos fluam da esquerda para a direita. Nesta configuração, esse transporte de carga é possível pela "ponte de sal". Nele, os íons positivos migram da esquerda para a direita, enquanto os íons negativos se movem da direita para a esquerda.
A voltagem da célula (na concentração 1 M e 25 ° C) é 1.10 V. Esse valor é característico dos pares de íons metálicos e metálicos usados em cada copo, ou "meia célula". A escolha de metais diferentes fará com que a tensão seja diferente.