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Cálculo da força eletromotriz ou voltagem das pilhas

Por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça Voltímetro medindo a diferença de potencial entre os eletrodos de uma pilha

Voltímetro medindo a diferença de potencial entre os eletrodos de uma pilha

O texto Potencial-padrão de redução nas pilhas mostrou que cada metal que compõe uma pilha nos eletrodos possui um potencial-padrão de redução (E0red)e um de oxidação (E0oxi). Também foi dada uma tabela que fornece os valores dos potenciais-padrão de vários metais e ametais. Esta tabela segue abaixo:

Tabela com valores dos potenciais-padrão de redução de alguns metais e ametais

Esses valores serão necessários para que possamos calcular a voltagem (diferença de potencial (ddp) ou força eletromotriz (?E)) de uma pilha.

Digamos que temos uma pilha em que um dos eletrodos é formado pelo alumínio e o outro pelo cobre. Cada um desses metais está mergulhado em soluções aquosas de seus respectivos íons. Qual deles é o cátodo e qual é o ânodo? Qual é a ddp da pilha?

Para descobrirmos isso, basta olharmos as duas semirreações de redução e os potenciais-padrão de reduções desses metais na tabela, que são:

Al ↔Al3+ + 3e-   E0red = -1,66 V

Cu ↔Cu2+ + 2e-   E0red = +0,34 V

Veja que o potencial-padrão de redução do cobre é maior, portanto, ele será o metal que irá reduzir, ou seja, que vai ganhar elétrons, sendo o cátodo. E o alumínio será o ânodo, oxidando-se e recebendo os elétrons do cobre. As semirreações em cada eletrodo são dadas por:

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Semirreação do ânodo: Al → Al3+ + 3e- 

Semirreação do cátodo: Cu2+(aq) + 2e- →Cu(s)

Para descobrir a reação global, temos que multiplicar a semirreação do ânodo por 2 e a semirreação do cátodo por 3 para igualar os elétrons doados e recebidos:

Semirreação do ânodo: 2Al → 2Al3+ + 6e-
Semirreação do cátodo: 3Cu2+(aq) + 6e- → 3Cu(s)
Reação global da pilha:2Al + 3Cu2+(aq) → 2Al3+ + 3Cu(s)

Mas, e a força eletromotriz (?E0) ou diferença de potencial da pilha?

Existem duas fórmulas que podem ser usadas:

Fórmulas para calcular a força eletromotriz de uma pilha

Assim, basta substituir os valores na fórmula:

?E0 = E0red (maior) - E0red (menor)

?E0 = +0,34 – (-1,66)

?E0 = + 2,0 V

Lembre-se de que os valores dos potenciais-padrão de oxidação são iguais aos valores dos potenciais-padrão de redução, porém com os sinais invertidos. Desse modo, temos:

?E0 = E0oxi (maior) - E0oxi (menor)

?E0 = +1,66 – (-0,34)

?E0 = + 2,0 V





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