No outro recipiente você usou os metais no estado sólido mergu- lhados na solução de um outro metal.
O que aconteceu com a placa de zinco? E com a placa de cobre? O que isto significa?
No experimento que você acabou de realizar, a placa de zinco (ca- lha/prego) perde elétrons da última camada espontaneamente; dize- mos que o metal zinco se oxida (região do ânodo, pólo negativo).
Enquanto que a placa de cobre (fio elétrico) recebe os elétrons que vieram pelo fio que liga as placas dos metais; dizemos que o metal de cobre se reduz (região do cátodo, pólo positivo).
O que você presenciou? Uma transferência de elétrons numa reação química.
Essas reações químicas são chamadas de reações de oxi-redução, são espontâneas e podem produzir energia elétrica se as duas semi-re- ações (a reação de redução e a de oxidação), ocorrerem em recipien- tes separados.
Cada recipiente em que ocorrem as reações químicas é chamado de meia célula ou semicélula.
A reação que ocorre em cada recipiente é chamada de semi-reação ou meia–reação.
Cada meia célula (semicélula) é formada por um metal mergulhado em uma solução aquosa do mesmo metal, como por exemplo a placa de cobre (fio elétrico) mergulhada na solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4(aq)); esse conjunto (metal + solução) chamamos de eletrodo.
Como descobriram qual é o metal que perde elétron com mais facilidade?
Utilizando o gás hidrogênio como um eletrodo padrão.
Quando temos dois eletrodos ligados a partir de um circuito elé- trico, ligação entre o pólo positivo e o pólo negativo por meio de um fio elétrico, chamamos de célula galvânica, célula voltaica ou simples- mente pilha ou bateria.
Lembra que a tendência dos metais é perder os elétrons da última camada?
Será que todos os metais têm a mesma facilidade de perder seus elétrons de valência?
Evidente que não, você viu que os metais, cobre e zinco, tiveram comportamento diferente nos experimentos realizados.
Isto significa que é preciso saber qual dos metais (cobre ou zinco) tem mais facilidade de perder seus elétrons, portanto menos afinida- de por elétrons.
Observe o esquema 2: você pode visualizar o que acabou de mon- tar, uma pilha.
Os metais têm facilidade de perder elétron.
Como os metais ZINCO e COBRE.
Mais facilidade:
METAL ZINCO
Menos afinidade por elétron:
ZINCO Mais Reativo ZINCO Sofre Oxidação: Está na placa – perde elétron Zn(s)0 Zn (aq.) 2+ + 2e–
ÂNODO - PÓLO NEGATIVO
Menos facilidade:
METAL COBRE
Mais afinidade por elétron:
COBRE Menos Reativo COBRE Sofre Redução: Está na solução – recebe elétron Cu(aq.)2+ + 2e– Cu (s) 0
CÁTODO - PÓLO POSITIVO
PILHA OU BATERIA (ÓRGÃO ELÉTRICO)
Fazendo vários experimentos, semelhantes ao que você fez, desco- briram que os íons não têm a mesma mobilidade, quer dizer, não che- gam no mesmo tempo aos seus destinos.
Qual será o resultado final desta competição?
Sendo os íons partículas carregadas eletricamente, positiva ou ne- gativa, geram em torno de si um campo de forças elétricas.
Essas forças elétricas tendem a atraírem ou repelirem outras cargas que se encontram sob o efeito desse campo.
Dizemos que cada ponto escolhido no campo tem um “poder”, ou se- ja, um potencial para movimentar outras cargas fazendo-as irem no senti- do contrário ou atraindo-as em direção das forças que atua sobre elas.
Como a quantidade de cargas de um recipiente é maior que a quan- tidade de cargas do outro recipiente, ocorre o aparecimento de uma diferença de potencial (ddp) dentro da solução, que possibilita o movi- mento dos elétrons livres no fio, isto é, há uma corrente elétrica no fio que se desloca, no caso de correntes produzidas pelas pilhas, as cha- madas correntes contínuas, sempre no mesmo sentido.
Quando os dois recipientes estão ligados por meio de um condutor (fio elétrico + ponte salina) se estabelece a neutralização das cargas.
Para medir a diferença de potencial usa-se um aparelho chamado voltímetro e a unidade de medida é o volt (V).
A diferença de potencial é uma medida que indica a capacidade de um gerador, no caso a pilha, deslocar elétrons através de um cir- cuito externo.
Foi atribuída ao gás hidrogênio o potencial de redução igual a ze- ro, assim os valores de potenciais (ddp) medidos pelo voltímetro cor- responderam à outra reação, de oxidação.
Estes valores foram medidos para os íons que estão nas mesmas condições isto é, contidos em uma solução de concentração 1 mol/L, na pressão de 1 atm e na temperatura de 25ºC (condição padrão) e montada uma tabela em que os valores encontrados são chamados de diferença de potencial padrão (Eº).
Com os valores dos potenciais para cada semi-reação pode-se calcular a diferença de potencial total (Eºtotal) da pilha naquelas condições de concentração, pressão e temperatura. Isto é, o potencial padrão do cátodo menos o potencial padrão do ânodo. Além disso, você pode prever se
uma reação de oxi-redução ocorre ou não espontaneamente através do valor da diferença de potencial total.
Você sabe para que serve a tabela de potenciais de redução padrão, a 25ºC, que está no final do livro? O que tudo isso tem a ver com o dente obturado?
Aproveite a oportunidade e consulte uma tabela de potenciais pa- drão de redução do metal cobre (Cu(s)) e do metal zinco (Zn(s)). Vo- cê vai observar que o metal cobre tem mais afinidade por elétrons do que o metal zinco.
Isso significa que os átomos de zinco (Zn(s)) perdem os elétrons da última camada com mais facilidade se transformando em íons zinco (Zn2+), os quais passam para a fase aquosa, essa transformação é cha- mada de reação de oxidação.
Os elétrons se movimentam pelo fio até a placa metálica de cobre onde os íons cobre (Cu( )2+), que estão na fase aquosa (líquida) ao rece- ber esses elétrons, se depositam na superfície da placa metálica como cobre metálico (Cu(s)), chamada de reação de redução.
A tripa de boi (celulose regenerada) usada neste experimento subs- tituiu um tubo de vidro em forma de U, usado para estabelecer conta- to entre os dois recipientes da pilha, chamado de ponte salina.
A ponte salina possibilita o movimento dos íons de um recipiente para outro, para manter o equilíbrio de carga entre as duas meias células.
Se o material utilizado como ponte salina (tripa de boi) possibilita a passagem de íons com mais facilidade, vamos obter correntes maio- res (fluxo de elétrons), capazes de acender uma lâmpada ou funcio- nar um objeto.