18.3
Uma reação redox espontânea gera eletricidade, que pode alimentar dispositivos elétricos. Mas como é que funciona? Consideremos a reação redox entre o cobre e uma solução de nitrato de prata.
Quando colocado num recipiente, o cobre é oxidado a íons de cobre, enquanto os íons de prata são reduzidos a um precipitado de prata. Aqui, a transferência de elétrons é direta e não gera uma corrente elétrica. No entanto, quando estas semirreações estão fisicamente separadas e ligadas através de um circuito externo, é observada uma corrente elétrica.
Esta configuração é chamada de célula eletroquímica, posteriormente definida como uma célula galvânica ou voltaica para uma reação redox espontânea. Uma célula galvânica é constituída por duas meias-células que contêm as misturas de reação das meias-células de um elétrodo metálico sólido na sua solução eletrolítica correspondente. Aqui, é cobre em nitrato de cobre aquoso e prata em nitrato de prata aquoso.
Os reagentes separados experimentam um potencial celular, mas sem que ocorra uma ligação externa, uma reação ou fluxo de elétrons. Uma vez externamente ligados, os elétrons são forçados a fluir indiretamente sobre o circuito externo, permitindo que as reações ocorram nos respetivos elétrodos. Por convenção, a oxidação ocorre no anodo portador de uma carga negativa, e a redução no cátodo portador de uma carga positiva.
À medida que a transferência de elétrons ocorre, são formados íons positivos na meia célula de oxidação e íons negativos na meia-célula de redução. Isto causa um resultado positivo e acumulação de carga negativa prevenindo mais fluxo de elétrons e deve ser continuamente neutralizado para que a reação progrida. Assim, as duas meias-células estão ligadas por uma ponte salina:um tubo em U invertido que contém uma pasta ou gel de um eletrólito inerte como o nitrato de sódio.
À medida que a reação redox avança, os contra-íons fluem para as respetivas meias-células para assegurar a neutralidade da carga sem mistura de eletrólitos. Notações especiais, ou esquemas celulares, são utilizados para descrever uma célula galvânica. A oxidação é representada no lado esquerdo e a redução à direita.
Uma linha vertical dupla indica uma ponte salina que liga as duas meias-células, enquanto as linhas verticais únicas indicam as interfaces entre as fases componentes. Se dois ou mais componentes existem na mesma fase, são separados por vírgulas.
Reações Químicas Espontâneas
Reações redox espontâneas ocorrem abundantemente na natureza. A reação química que ocorre em uma pilha AA descartável que…
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