Química · 2ª série · Módulo 01 · Aula 1

Reação que gera corrente elétrica

A bateria do celular e as pilhas do controle remoto transformam energia química em energia elétrica. Como funciona uma pilha e como prever a sua voltagem?

pilha de Daniellpotencial padrãoΔE = E(cátodo) − E(ânodo)

Ilustração original de contexto.

Conhecimentos prévios

O que você já sabe?

Reações de oxirredução transferem elétrons de uma espécie (que oxida) para outra (que reduz).

A espécie que perde elétrons:

Oxida.

Converse em dupla

Por que a pilha “acaba” depois de algum tempo?

Objetivos da aula

O que você vai saber fazer

Identificar ânodo, cátodo e o sentido dos elétrons.
Calcular a ddp da pilha com potenciais padrão de redução.
Escrever a equação global e a notação da pilha.

Como vamos trabalhar

ΔE° = E°_cátodo − E°_ânodo, usando os potenciais de redução. O maior potencial de redução é o cátodo.

Explicação

A pilha de Daniell

Zn(s) em solução de Zn²⁺ (ânodo, oxidação) e Cu(s) em solução de Cu²⁺ (cátodo, redução), ligados por fio e ponte salina.
Ânodo: Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻. Cátodo: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu.
Os elétrons fluem do ânodo (−) para o cátodo (+) pelo fio; a ponte salina fecha o circuito de íons.

Pilha de Daniell com os eletrodos de zinco e cobre.

Explicação

Potenciais padrão de redução

Em comparação com o eletrodo de hidrogênio (E° = 0 V), cada semirreação tem um potencial.
Quanto maior E°, maior a tendência à redução.
Valores a 25 °C: Zn²⁺/Zn = −0,76 V; Fe²⁺/Fe = −0,44 V; Cu²⁺/Cu = +0,34 V; Ag⁺/Ag = +0,80 V.

Semirreação	E° (V)
Zn²⁺ + 2 e⁻ → Zn	−0,76
Fe²⁺ + 2 e⁻ → Fe	−0,44
Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu	+0,34
Ag⁺ + e⁻ → Ag	+0,80

Explicação

Cálculo da ddp

ΔE° = E°_cátodo − E°_ânodo.
Se ΔE° > 0, a reação é espontânea (funciona como pilha).
O potencial não depende da quantidade de material, só das espécies envolvidas (condições padrão).

Fórmula

ΔE° = E°_maior − E°_menor (o de maior potencial é o cátodo)

Exemplo resolvido passo a passo

Pilha Zn/Cu

Calcule a ddp padrão de uma pilha de Zn e Cu.

1

Cátodo

Cu (maior E°: +0,34 V).

2

Ânodo

Zn (menor E°: −0,76 V).

3

ddp

ΔE° = 0,34 − (−0,76) = 1,10 V.

Resposta

ΔE° = 1,10 V.

Exemplo resolvido passo a passo

Pilha Cu/Ag

Calcule a ddp e escreva a equação global da pilha Cu/Ag.

1

Cátodo

Ag⁺/Ag (+0,80 V); ânodo: Cu (+0,34 V).

2

ddp

0,80 − 0,34 = 0,46 V.

3

Global

Cu + 2 Ag⁺ → Cu²⁺ + 2 Ag (a semirreação da prata é multiplicada por 2; o potencial não muda).

Resposta

ΔE° = 0,46 V; Cu + 2 Ag⁺ → Cu²⁺ + 2 Ag.

Prática guiada

Cálculo guiado

Dadas as semirreações Fe²⁺/Fe (−0,44 V) e Ag⁺/Ag (+0,80 V), qual o ânodo e qual a ddp da pilha?

Pare e tente sozinho (ou em dupla) por 1 minuto. Peça uma dica só se precisar.

Dica 1

Compare os potenciais.

Dica 2

Identifique o ânodo (menor E°).

Dica 3

Calcule ΔE°.

Correção comentada

Ânodo: Fe; ΔE° = 0,80 − (−0,44) = 1,24 V.

Prática independente

Agora é com você

Resolva no caderno. As respostas estão no slide de correção.

1. No ânodo ocorre:

oxidação
redução
catálise
fusão

2. Os elétrons fluem:

do ânodo para o cátodo
do cátodo para o ânodo
só na ponte salina
nunca

Prática independente

Agora é com você (continuação)

Resolva no caderno. As respostas estão no slide de correção.

3. Para Zn (−0,76 V) e Fe (−0,44 V), a ddp é:

0,32 V
1,20 V
0,76 V
−0,32 V

4. A ponte salina serve para:

manter a neutralidade elétrica das soluções
gerar os elétrons
aquecer a pilha
impedir qualquer reação

Correção comentada

Conferindo as respostas

1. Alternativa A

Oxidação.

2. Alternativa A

Pelo fio externo.

3. Alternativa A

−0,44 − (−0,76) = 0,32.

4. Alternativa A

Fecha o circuito de íons.

Síntese

Três ideias para levar

Ânodo e cátodo

Ânodo: oxidação; cátodo: redução.

ddp

ΔE° = E°_cátodo − E°_ânodo.

Espontaneidade

ΔE° > 0: a reação é espontânea.

Voltando à pergunta inicial: os reagentes são consumidos e o sistema se aproxima do equilíbrio, quando a ddp cai a zero.

Pergunta de revisão

Por que a pilha “acaba”?

Pontos: 0/3

Exit ticket

Questões de saída

1. O cátodo é o eletrodo de:

2. Uma pilha funciona quando ΔE° é:

3. Em uma pilha, o polo negativo é o:

Questão de saída

O que ainda ficou difícil?

Escolha como você saiu desta aula (isso fica só no seu aparelho):

Para continuar

Referências e próximos passos

Refaça as questões sem olhar a correção e anote o que errou.

Referências

Aulas, exemplos e questões originais do EduMath, elaborados a partir das habilidades de Ciências da Natureza da BNCC (Ensino Médio).
Dica de estudo: escreva as fórmulas e as unidades, confira o balanceamento e revise os cálculos.