Pilha de zinco/dióxido de manganês (Leclanché):
O catodo é um bastão de grafite, geralmente cilíndrico, rodeado por uma mistura em pó de dióxido de manganês e grafite.A pilha de zinco/dióxido de manganês fornece um potencial de circuito aberto (medido com um voltímetro de alta impedância) no intervalo entre 1,55 V e 1,74 V, a temperatura ambiente.As reações que ocorrem durante o processo de descarga das pilhas de zinco/dióxido de manganês são complexas e alguns detalhes ainda não foram completamente entendidos. O processo de descarga básico consiste na oxidação do zinco no anodo:
Ex: Zn(s) + 2NH4 Cl(aq) + 2OH– (aq) → Zn (NH3) 2 Cl 2 (s) + 2H2 O(l) + 2e – (1), juntamente com a redução do Mn(IV) a Mn(III) no catodo: 2MnO2 (s) + 2H2 O(l) + 2e – → 2MnOOH(s) + 2OH– (aq) (2) resultando na seguinte reação global: Zn(s) + 2MnO2 (s) + 2NH4 Cl(aq) → Zn(NH3) 2 Cl 2 (s) + 2MnOOH(s) (3).
As pilhas de zinco/dióxido de manganês apresentam uma relação custo benefício interessante somente para aplicações que requerem valores baixos e médios de corrente elétrica.
Ex: Zn(s) + 2NH4 Cl(aq) + 2OH– (aq) → Zn (NH3) 2 Cl 2 (s) + 2H2 O(l) + 2e – (1), juntamente com a redução do Mn(IV) a Mn(III) no catodo: 2MnO2 (s) + 2H2 O(l) + 2e – → 2MnOOH(s) + 2OH– (aq) (2) resultando na seguinte reação global: Zn(s) + 2MnO2 (s) + 2NH4 Cl(aq) → Zn(NH3) 2 Cl 2 (s) + 2MnOOH(s) (3).
As pilhas de zinco/dióxido de manganês apresentam uma relação custo benefício interessante somente para aplicações que requerem valores baixos e médios de corrente elétrica.
Pilha de zinco/dióxido de manganês (alcalina):
Quando a solução de hidróxido de potássio é saturada em íons zincado, o produto da reação de oxidação do zinco passa a ser o hidróxido de zinco:
Ex: Zn(s) + 2OH– (aq) → Zn(OH) 2 (s) + 2e – (4).
Dessa forma, a reação global resultante é:
Ex: Zn(s) + 2MnO2 (s) + 2H2 O(l) → Zn(OH) 2 (s) + 2MnOOH(s) (5).
Dado que esta última reação é reversível, a pilha alcalina pode ser também produzida como pilha recarregável (bateria secundária).
Ex: Zn(s) + 2OH– (aq) → Zn(OH) 2 (s) + 2e – (4).
Dessa forma, a reação global resultante é:
Ex: Zn(s) + 2MnO2 (s) + 2H2 O(l) → Zn(OH) 2 (s) + 2MnOOH(s) (5).
Dado que esta última reação é reversível, a pilha alcalina pode ser também produzida como pilha recarregável (bateria secundária).
Pilha de lítio/dióxido de manganês:
As baterias primárias que usam como anodo o lítio metálico e como catodo três grupos de compostos: (i) s ó l i d o s c o m b a i x a solubilidade no eletrólito (cromato de prata –Ag2 CrO4, dióxido de manganês -MnO2, óxido de cobre - CuO, sulfeto de cobre -CuS etc.); (ii) produtos solúveis no eletrólito (dióxido de enxofre -SO2) e; (iii) líquidos (cloreto de tionila -SOCl2, cloreto de sulfurila -SO2 Cl 2 e cloreto de fosforila -POCl3).
Bateria chumbo/óxido de chumbo (chumbo/ácido):
O dióxido de chumbo reage com ácido sulfúrico durante o processo de descarga, produzindo sulfato de chumbo e água:
Ex: PbO2 (s) + 4H+ (aq) + SO4 2– (aq) + 2e – → PbSO4 (s) + 2H2 O(l) (7).
No anodo, chumbo reage com íons sulfato formando sulfato de chumbo:
Ex:Pb(s) + SO4 2– (aq) → PbSO4 (s) + 2e – (8).
A reação global apresenta somente sulfato de chumbo e água como produtos:
Ex: Pb(s) + PbO2 (s) + 2H2 SO4 (aq)→ 2PbSO4 (s) + 2H2 O(l) (9).
Ex: PbO2 (s) + 4H+ (aq) + SO4 2– (aq) + 2e – → PbSO4 (s) + 2H2 O(l) (7).
No anodo, chumbo reage com íons sulfato formando sulfato de chumbo:
Ex:Pb(s) + SO4 2– (aq) → PbSO4 (s) + 2e – (8).
A reação global apresenta somente sulfato de chumbo e água como produtos:
Ex: Pb(s) + PbO2 (s) + 2H2 SO4 (aq)→ 2PbSO4 (s) + 2H2 O(l) (9).
Bateria cádmio/óxido de níquel (níquel/cádmio):
Durante o processo de descarga, o cádmio metálico é oxidado a hidróxido de cádmio no anodo:
Ex:Cd(s) + 2OH– (aq) → Cd(OH) 2 (s) + 2e –(10) e o hidróxido(óxido) de níquel(III) é reduzido a hidróxido de níquel(II) hidratado no catodo: 2NiOOH(s) + 4H2 O(l) + 2e – → 2Ni(OH) 2 .H2 O(s) + 2OH– (aq) (11) resultando na seguinte reação global: Cd(s) + 2NiOOH(s) + 4H2 O(l) → Cd(OH) 2 (s) + 2Ni(OH) 2 .H2 O(s) (12).A reação de descarga desse eletrodo é a oxidação do hidreto metálico, regenerando o metal, que na realidade é uma liga metálica:
Ex: MH(s) + OH– (aq) → M(s) + H2 O(l) + e – (13).
Esta última equação, combinada com a eq. 10 dividida por dois, fornece a reação global de descarga da bateria hidreto metálico/óxido de níquel:
Ex: MH(s) + NiO OH(s) + H2 O(l) → M(s) + Ni (OH) 2 .H2 O(s) (14).
Ex:Cd(s) + 2OH– (aq) → Cd(OH) 2 (s) + 2e –(10) e o hidróxido(óxido) de níquel(III) é reduzido a hidróxido de níquel(II) hidratado no catodo: 2NiOOH(s) + 4H2 O(l) + 2e – → 2Ni(OH) 2 .H2 O(s) + 2OH– (aq) (11) resultando na seguinte reação global: Cd(s) + 2NiOOH(s) + 4H2 O(l) → Cd(OH) 2 (s) + 2Ni(OH) 2 .H2 O(s) (12).A reação de descarga desse eletrodo é a oxidação do hidreto metálico, regenerando o metal, que na realidade é uma liga metálica:
Ex: MH(s) + OH– (aq) → M(s) + H2 O(l) + e – (13).
Esta última equação, combinada com a eq. 10 dividida por dois, fornece a reação global de descarga da bateria hidreto metálico/óxido de níquel:
Ex: MH(s) + NiO OH(s) + H2 O(l) → M(s) + Ni (OH) 2 .H2 O(s) (14).
Bateria de íons lítio:
E a descarga da bateria a reação que ocorre no anodo é a oxidação do carbono e a conseqüente liberação de íons lítio a fim de manter a eletro neutralidade do material:
Ex: Li y C6 (s) → C6 (s) + yLi+ (solv) + ye – (15).No catodo, o cobalto se reduz na estrutura do óxido, provocando a entrada de íons lítio em sua estrutura:
Ex: Li x CoO2 (s) + yLi+ (solv) + ye – → Li x+y CoO2 (s) (16).
Conseqüentemente, a reação global de descarga é:
Ex: Li x CoO2 (s) + Li y C6 (s) → Li x+y CoO2 (s) + C6 (s) (17).
Ex: Li y C6 (s) → C6 (s) + yLi+ (solv) + ye – (15).No catodo, o cobalto se reduz na estrutura do óxido, provocando a entrada de íons lítio em sua estrutura:
Ex: Li x CoO2 (s) + yLi+ (solv) + ye – → Li x+y CoO2 (s) (16).
Conseqüentemente, a reação global de descarga é:
Ex: Li x CoO2 (s) + Li y C6 (s) → Li x+y CoO2 (s) + C6 (s) (17).
Postagem: Milena
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