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A tendência de perder ou doar elétrons das substâncias, visando o equilíbrio, gera um tema de conhecido como Eletroquímica, nela estudamos uma parte chamada de reações de oxi-redução.

Pilha é um sistema onde a energia química é transformada espontaneamente  em energia elétrica.

Logo a Pilha de Daniell um experimento clássico que ilustra  os fenômenos elétricos de uma reação de oxi-redução com transporte e formação de íons.
Usando-se eletrodos metálicos, que são embebidos em soluções. Assim as duas  são postas em contato através de uma ponte salina, que pode ser um tubo contendo em seu interior uma solução tipo NaCl, fechado por material como algodão para que haja transferência de íons, interligando as soluções, depois usa-se cabos de ligação para que ocorra o transporte de cargas e voltagens.
“A pilha de Daniell funciona a partir de dois eletrodos interligados onde cada eletrodo é um sistema constituído por um metal imerso em uma solução aquosa de um sal formado pelos cátions desse metal.”

Nesse trabalho explicaremos a forma que Daniell usou para explicar seu experimento, toda sua estrutura e complexibilidade, prevendo um avanço no conhecimento científico de todos.

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https://m.manualdaquimica.com/amp/fisico-quimica/pilha-daniell.htm

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Nesta aula prática trabalhamos com o assunto sobre Pilhas que é basicamente a transformação de energia química em energia elétrica e especialmente representamos a Pilha de Daniell onde é feita por um eletrodo negativo (ânodo) que libera elétrons para  um eletrodo positivo (cátodo). O ânodo foi um parafuso de ferro submerso no sulfato de zinco e o cátodo foi um fio de cobre mergulhado no sulfato de cobre. Concluímos que o parafuso ( ferro) sofre oxidação porque libera dois elétrons para a solução e o fio de cobre ( cobre) sofre redução pois recebe dois elétrons do ZnSO4.

Alcançamos todos os objetivos que nos foram propostos, representando a pilha de Daniell, fazendo as devidas medições com o voltímetro e acender uma lâmpada com a junção de várias pilhas.
Este trabalho foi muito importante para o nosso aprofundamento deste tema, que nos permitiu entender as fontes de energia elétrica por meio de energia química e as transformações dos elementos reduzidos ou oxidados.

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Em primeiro plano, notou-se após construir uma pilha, com modelo a de Daniell que: o primeiro béquer com o eletrodo de Zn imerso na solução de ZnSO4, a barra de Zn sofreu corrosão; porém o eletrodo de Cu (fio de cobre) imerso a CuSO4, a barra de Cu sofreu um acumulo de matéria em sua superfície. Em outras palavras, o Zn perde massa enquanto o Cu ganha massa.

Logo, percebeu-se que para o eletrodo de Zn sofreu corrosão (perder massa), é necessário que sofra oxidação, como no esquema abaixo:

Zn --> Zn2+  + 2e-

Onde Zn++ vai para a solução, enquanto os 2 elétrons ficam na barra, para posteriormente ir pro eletrodo de Cu.

Por outro lado, notou-se que para o eletrodo de Cu sofrer deposição (ganhar massa), é necessário que sofra redução, como no esquema abaixo:

Cu2+ + 2e --> Cu

Onde Cu++ sai da solução, adquirindo elétrons é passa para o estado sólido. Com isso, só é possível esse processo devido a troca de elétrons do eletrodo de Zn ao eletrodo de Cu. Ao qual ocorreu o transporte de elétrons por meio de um fio condutor qualquer.

Se o eletrodo de Zn está perdendo elétrons, logo é o polo negativo, denominado este lado da pilha como ânodo. Do outro lado da pilha, se Cu ganha elétrons, logo é o polo positivo denominado de cátodo.

O eletrodo com maior potencial de redução será o cátodo, conquanto o com o menos potencial o ânodo.

No experimento foi utilizado um voltímetro (usado para medir a diferença de potencial – ddp) que ligava os dois eletrodos. Para isso, utilizou -se a seguinte fórmula, com os respectivos potências de redução do Cu e do Zn:

Fórmula: ΔE° = Er°(cátodo) – Er°(ânodo)
Er°(Cu) = Cu2+ + 2e- --> Cu   0,34V
Er°(Zn) = Zn2+ + 2e- --> Zn    -0,76V
Dessa forma, temos que:
ΔE° = 0,34 – (-0,76) = 1,1V

Nota: no experimento ocorreu uma voltagem de 0,310V, pode ser devido a situação dos eletrodos já usados, ou ao não ter utilizado um eletrodo de substância pura Zn.

No experimento ainda foi utilizado um tubo de cano com um sal, afim de tentar manter mais tempo a vida da pilha, dando ânions para o ânodo e cátions para o cátodo.

Por fim, ligou todas as pilhas em série (polo positivo no negativo de uma pilha a outra), onde que a voltagem final bateria (conjunto de pilhas) baseou-se no somatório de cada pilha. E ligou todas as pilhas em paralelo (polo positivo no polo positivo de uma pilha a outra, o mesmo em negativo com negativo), ao qual a voltagem final baseou -se na média do conjunto de pilha.

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Materiais

Béquers

Parafuso

Fio de cobre

Algodão

Mangueira

Sulfato de zinco

Sulfato de cobre

Multímetro

Lâmpada

Métodos

1. Adicionou-se 40mL de ZnSO4 em um dos béquers e foi colocado o parafuso;

2. Adicionou-se 40mL de CuSO4 em outro béquers e foi colocado o fio de cobre;

3. Encheu-se a mangueira com a solução de NaCl, umidificou-se dois pedaços de algodão com a solução de NaCl e foi tampado a mangueira com o mesmo;

4. Foi mergulhado uma extremidade da mangueira no béquer de ZnSO4 e a outra extremidade no béquer de CuSO4;

5. O multímetro se encontrava ajustado e foi colocado o fio preto no parafuso e fio vermelho no cobre;

6. Inverteu-se os fios;

7. Foi retirado a ponte salina;

8. Juntou-se as voltagens produzidas das pilhas em conjunto para acender a lâmpada.