Pilha de Daniell

A pilha de Daniell, que representou um aperfeiçoamento da pilha de Volta, era constituída de placas de zinco e cobre mergulhadas em soluções de sais dos respectivos metais.

Ilustração da pilha de Daniell
Ilustração da pilha de Daniell

O primeiro dispositivo que aproveitou a energia das reações de oxirredução para gerar eletricidade foi a pilha de Alessandro Volta. Ela foi feita em 1800 e era formada por discos de metais diferentes, como zinco e cobre, intercalados e conectados por um fio condutor, além de um disco umedecido em salmoura.

Em 1836, o químico inglês John Frederic Daniell (1790-1845) aperfeiçoou a pilha de Volta, tornando-a menos arriscada. Essa nova pilha passou a ser conhecida como Pilha de Daniell.

A pilha de Daniell era constituída por duas semicélulas ou semicelas eletroquímicas. A primeira era formada por uma placa de zinco mergulhada em uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4) em um béquer, e a outra era formada por uma placa de cobre mergulhada em uma solução de sulfato de cobre II (CuSO4) em outro béquer. Essas duas placas eram interligadas por um fio de cobre condutor. Além disso, as duas soluções estavam conectadas por um tubo que continha uma solução eletrolítica, isto é, uma ponte salina.

Observe o esquema da montagem da pilha de Daniell:

Esquema de pilha de zinco-cobre também chamada de pilha de Daniell
Esquema de pilha de zinco-cobre também chamada de pilha de Daniell

O funcionamento dessa pilha ocorria da seguinte forma: Como mostra a fila de reatividade dos metais mostrada no texto Reações de simples troca, o zinco é mais reativo que o cobre, por isso, tem maior tendência de oxidar-se, isto é, de perder elétrons. Assim, a placa de zinco constitui o eletrodo negativo, chamado de ânodo, onde ocorre a seguinte reação de oxidação:

Semirreação no ânodo: Zn( s) ↔ Zn2+(aq) + 2 e-

Os elétrons perdidos pelo zinco são transferidos através do fio de cobre para a placa de cobre e depois para a solução de sulfato de cobre II. Os íons cobre (Cu2+) presentes na solução recebem esses elétrons e sofrem redução. Isso nos mostra que a placa de cobre constitui o eletrodo positivo, chamado de cátodo, onde ocorre a seguinte reação de redução:

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Semirreação no cátodo: Cu2+(aq) + 2 e-↔ Cu( s)

Somando essas duas semirreações, chegamos à reação global da pilha de Daniell:

Semirreação no ânodo: Zn( s) ↔ Zn2+(aq) + 2 e-
Semirreação no cátodo: Cu2+(aq) + 2 e- ↔ Cu( s)
Reação Global: Zn( s) + Cu2+(aq) ↔ Zn2+(aq) + Cu( s)

Inicialmente a solução de CuSO4 era azul por causa da presença dos cátions Cu2+. Mas com a ocorrência da reação de redução desses cátions, sua concentração diminiu em solução e, consequentemente, a solução ficou incolor. Além disso, na reação de redução do cátion cobre, é formado cobre metálico Cu(s),que se deposita na placa de cobre. É por isso que depois do funcionamento da pilha de Daniell pode-se observar que a massa da placa de cobre está maior.

Por outro lado, a placa de zinco é corroída, pois o zinco metálico (Zn(s)) é transformado em íons zinco (Zn2+) que são transferidos para a solução de ZnSO4. Esses fenômenos podem ser observados na ilustração a seguir:

Pilha de Daniell depois de seu funcionamento
Pilha de Daniell depois de seu funcionamento

A convenção mundial de representação das pilhas é feita com base na seguinte ordem:

Convenção mundial de representação das pilhas
Convenção mundial de representação das pilhas

Assim, a representação da pilha de Daniell é dada por:

Zn / Zn2+// Cu2+ / Cu

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