Força Eletromotriz

Quando os elétrons fluem através de um fio, ou os íons fluem através de uma solução, geram eletricidade. Este fluxo de elétrons, ou, mais especificamente, carga elétrica, é definido como corrente elétrica. Mas o que leva a que os elétrons a fluírem, consideremos uma reação redox entre o cobre e o zinco.

Quando é colocado um elétrodo de zinco numa solução de íons de cobre, os elétrons são transferidos de uma substância para a outra. O zinco, tendo uma tendência maior para a perda de elétrons, é oxidado até aos íons de zinco, enquanto os íons de cobre são reduzidos a cobre sólido. Nesta reação, os elétrons fluem do zinco para o cobre, mas esta reação não gera eletricidade.

Agora, consideremos que os reagentes, zinco e cobre, estão fisicamente separados e ligados através de um condutor, tal como um fio. A tendência dos reagentes para ganhar ou perder elétrons ainda persiste, levando os elétrons a fluírem através do fio, que liga as duas semirreações. Este fluxo de elétrons constitui uma corrente elétrica e pode ligar aparelhos elétricos tal como uma lâmpada.

A corrente elétrica é medida em amperes. Um ampere é igual ao fluxo de um coulomb de carga elétrica por segundo, correspondente a 6, 24 10¹⁸ elétrons por segundo. O fluxo de corrente elétrica é semelhante ao fluxo de água numa cascata.

A água é conduzida pela diferença da energia gravitacional potencial, enquanto o fluxo de elétrons são conduzidos pela diferença da energia elétrica potencial entre os reagentes. Esta diferença na energia elétrica potencial é descrita pelos termos de diferença potencial, força eletromotriz, ou potencial celular. O potencial celular é uma medida da força motriz entre dois reagentes e a tendência para a transferência de elétrons.

O potencial celular de dois reagentes isolados é medido com um voltímetro, que é lido na voltagem da célula. Um volt está correlacionado com um joule de energia potencial por unidade coulomb de carga elétrica. Um elevado potencial celular indica uma grande força motriz e maior facilidade de transferência de elétrons.

Finalmente, o potencial celular, ou força eletromotriz, depende da natureza dos reagentes, temperatura de reação, e da concentração de íons presentes na reação.