PILHAS SECAS, PILHAS DE LÍTIO, DE MERCÚRIO E RECARREGÁVEIS

ALÔ PESSOAL!!!
O assunto de pilhas já está postado aqui no XQUIMICA.
Funcionamento da Pilha de Daniell e suas equações


Vamos falar sobre a composição das pilhas atuais, como se comportam e sua composição:


PILHA DE LECLANCHÉ:


A pilha seca ácida foi desenvolvida em 1866, pelo químico francês George Leclanché (1839-1882). Ela é a pilha mais comum hoje em dia, pois é a mais barata e a mais usada em lanternas, rádios, equipamentos portáteis e aparelhos elétricos como gravadores, flashes e brinquedos.
Essa pilha na verdade não é seca, pois dentro dela há uma pasta aquosa, úmida, mas ela recebeu esse nome para diferenciá-la (porque era revolucionária, na época em que foi criada) das primeiras pilhas até então conhecidas, como a pilha de Daniell .





PILHAS SECAS










Veja as semelhanças e diferenças com a pilha de Daniell:



COMPONENTES DE UMA PILHA DE MERCÚRIO:







Estas pilhas, por serem de dimensão reduzida, são usadas em aparelhos pequenos, tais como relógios, comandos, calculadoras, etc.
Com o seu exterior em aço, as pilhas de mercúrio são de extrema qualidade, já que conseguem fornecer uma tensão sempre igual, durante todo o seu tempo de vida, e podem ter uma duração superior a mais de 800 horas de funcionamento. Além desta excelente particularidade, as pilhas de mercúrio conseguem ainda manter a sua energia durante muito tempo, até cerca de 8 anos, sempre com a mesma carga.
Quando chegam ao fim do seu tempo de vida, a sua tensão desce de imediato para os zero volts, e não de uma forma gradual, como acontece nos outros tipos de pilhas.


PILHAS DE LÍTIO

As pilhas ou baterias que possuem o lítio como principal constituinte têm como uma de suas características o fato de serem bem leves, pois o lítio é o metal menos denso descoberto até o momento. Para se ter uma ideia, esse metal branco prateado boia na água, pois é duas vezes menos denso que ela. Isso se dá devido ao fato de que o lítio possui apenas três prótons e três nêutrons.

Existem dois tipos principais de pilhas ou baterias de lítio, uma delas é denominada de pilha de lítio-iodo. Ela foi desenvolvida principalmente para ser usada em marca-passos cardíacos, já que é bastante leve, segura (não libera gases, pois é fechada hermeticamente), tem uma boa durabilidade (cerca de 8 a 10 anos), fornece uma voltagem de 2,8 V e uma alta densidade de carga (0,8 Wh/cm³).

Os eletrodos são formados por lítio e um complexo de iodo, que ficam separados por meio de uma camada cristalina de iodeto de lítio que permite a passagem da corrente elétrica. O lítio metálico funciona como o ânodo dessa pilha, ou seja, é o polo negativo que se oxida, perdendo elétrons. Já o cátodo, o polo positivo que se reduz, recebendo elétrons, é o complexo de iodo.

Veja as semirreações que ocorrem nos eletrodos e a equação que representa a reação global desse tipo de pilha:

Semirreação do Ânodo: 2 Li_(s) →2 Li⁺_(s) + 2e^-

Semirreação do Cátodo: 1 I_2(s) + 2e^-→2 I^-_(s)

Reação Global: 2 Li_(s) + 1 I_2(s) →2 LiI_(s)

O outro tipo de pilha ou bateria é a de íon lítio. Ela leva esse nome exatamente porque o seu funcionamento se baseia no movimento de íons lítio (Li⁺). Ela é atualmente muito utilizada nas baterias de telefones celulares e seu potencial varia entre 3,0 e 3,5 V.

O ânodo e o cátodo são formados por átomos dispostos em planos como se fossem lâminas com espaços onde os íons lítio se inserem. O ânodo é formado por grafita com o metal cobre e os íons se intercalam nos planos de estruturas hexagonais de carbono, formando a seguinte substância: Li_yC_6­.Já o cátodo é formado pelos íons lítio intercalados num óxido de estrutura lamelar (Li_xCoO₂).

Assim, temos que os íons lítio saem do ânodo e migram por meio de um solvente não aquoso para o cátodo.

Semirreação do Ânodo: Li_yC_{6 (s)} → y Li + C₆ + y e-
Semirreação do Cátodo: Li_xCoO_{2 (s)} + y Li⁺_(s) + y e^- → Li_x+yCoO_2(s)
Reação Global:  Li_yC_6(s) + Li_xCoO₂ → C_6 (s) + Li_x+yCoO_2(s) 

Essas baterias são recarregáveis, bastando usar uma corrente elétrica externa que provoca a migração dos íons lítio no sentido inverso, ou seja, do óxido para a grafita.

PILHAS RECARREGÁVEIS





Os três principais tipos de baterias são as de níquel-cádmio (Ni-Cd), a de níquel metal hidreto (NiMH) e a de íons de lítio (Li-ion),

Em linhas gerais, as baterias de níquel-cádmio são constituídas por dois eletrodos separados por um isolante, enrolados um sobre o outro e imersos num eletrólito. Neste tipo de bateria tanto o eletrodo positivo (cátodo), formado de níquel – óxi-hidróxi de níquel (NiOOH)_, quanto o negativo (ânodo), de cádmio –  hidróxido de cádmio (CdOH), permanecem estáveis durante os processos de carga e descarga, desde que processados adequadamente. Estes eletrodos encontram-se mergulhados em um eletrólito, que conduz os íons, formado por uma solução de hidróxido de potássio (KOH/H₂O).

 Uma diferença de potencial é produzida quando entre os dois eletrodos se interpõe uma resistência de descarga. O processo de descarga da bateria começa quando uma corrente de íons começa a circular.

Na bateria descarregada, o eletrodo de níquel possui a composição Ni(OH)₂, enquanto o eletrodo de cádmio, Cd(OH)₂ –hidróxido de cádmio.

Já no processo de carga, a bateria é sujeita a uma tensão externa inversa e consequentemente os hidróxidos dos eletrodos passam a se decompor, liberando cádmio, níquel e água. O eletrodo de níquel perde um íon de hidrogênio (H⁺) tornando-se NiOOH, e o eletrodo de cádmio perde dois íons hidroxila (2OH^–) passando a cádmio metálico (Cd). Como se observa, depois de carregada, a bateria fica exatamente como nas condições iniciais.

fontes: www.tecnologiadoglobo.com
www.mundoeducacao.com.br
www.brasilescola.uol.com.br
www.digitonet.com.br
https://marianaplorenzo.com