Introdução às células galvânicas/voltaicas

RKA9MB - No último vídeo, nós vimos que, se você pegar um pouco de zinco sólido e colocar numa solução de sulfato de cobre, você vai ter... esse zinco vai perder elétrons para o cobre. Então, você vai ter íons de zinco na sua solução e você vai ter cobre sólido. Esse cobre sólido vai precipitar da sua solução. Nós temos essa reação aqui: nós temos o zinco sólido mais o sulfato de cobre. E nós vamos ter aqui, então, o cobre sólido, e nós vamos ter uma solução de sulfato de zinco. O zinco está sendo oxidado, então ele está perdendo 2 elétrons; ele está saindo de um estado neutro para um estado positivo. E o cobre saiu de um estado positivo e foi para um estado neutro, o que significa que ele foi reduzido. Então, o zinco foi oxidado pelo cobre e o cobre foi reduzido pelo zinco, porque ele ganhou esses elétrons que o zinco perdeu. Agora, isso por si só é bem interessante, essa vai ser uma reação de oxirredução bem interessante. Uma coisa foi oxidada e outra coisa foi reduzida. Mas não seria interessante se nós pudéssemos de alguma maneira separar essas duas meias-reações e fazer com que esses elétrons passassem por um fio? Então, vamos olhar aqui embaixo em que eu tenho um desenho. Por que seria interessante eu pegar os elétrons e fazer com que eles passassem por um fio? Quando um elétron passa por um fio, isso se chama corrente. Você pode fazer essa corrente fazer coisas bem úteis, como ligar um motor ou acender uma lâmpada, por exemplo. Então, basicamente, se nós pudéssemos fazer isso, nós estaríamos fazendo uma coisa como uma bateria. Se nós pudéssemos deixar essa corrente fluindo, nós iríamos ter construído uma bateria. O que eu tenho aqui é uma imagem de uma célula galvânica, que também pode ser chamada de célula voltaica. Isso está fazendo exatamente o que disse antes: a gente está separando duas meias-reações com um fio. Então, o zinco pode dar os elétrons para o cobre, mas você força esses elétrons a passar por um fio, então isso aqui vai produzir uma corrente. Vamos pensar em como isso funciona. Então, você tem o zinco sólido aqui, certo? Nós falamos que o zinco sólido não se importa em doar elétrons para o cobre. E o cobre pegaria esses elétrons sem problema nenhum, porque o cobre é mais eletronegativo. Então, você tem o zinco sólido que doa dois elétrons e se transforma num cátion. Então, nós vamos ter aqui Zn²⁺. Vamos marcar aqui: eu tenho Zn²⁺. Esse cátion vai ter uma carga positiva, certo? E, como a gente tem uma carga positiva aqui para o Zn²⁺, vai ser mais fácil de ele se dissolver num solvente polar como a água, por exemplo. Então, nós vamos ter 2 elétrons que nem eu falei aqui. Agora, para onde vão esses 2 elétrons? Bom, se a gente vir aqui, eles estão vindo aqui para o meu cobre; então, eu tenho aqui 2 elétrons. Tanto o zinco como o cobre são bons condutores de eletricidade. Eles são metais e os elétrons podem passar por eles bem facilmente. Então, aqui, você tem esses 2 elétrons. E eles podem vir até aqui nessa barra de cobre que eu tenho em contato com essa solução de sulfato de cobre. E, agora, você vai ter um cátion. Um íon de cobre, quando entra em contato com aqueles elétrons, vai se tornar neutro; e, quando ele se torna neutro, ele vai precipitar na nossa solução. Agora você deve estar pensando: olha, se eu tenho mais coisas positivas aqui, mais e mais desse zinco está fluindo aqui, certo? Isso não causa um desbalanceamento? E, se essa solução se tornar muito positiva e os elétrons não quiserem mais sair? Bom, se isso aqui ficar mais positivo, vamos dizer que nós vamos ter aqui... vamos colocar mais cargas positivas aqui... então, aqui, eu tenho 2+; 2+; aqui eu tenho 2+ também. E, aqui, a mesma coisa: se os íons de cobre estão capturando esses elétrons, essa outra solução aqui ia começar a ficar mais e mais negativa, e você teria mais sulfato na solução; e você teria menos essa carga negativa dos íons de cobre. Então, o que nós podemos fazer para garantir que isso não ocorra tão rapidamente? Bom, o que nós usamos é uma coisa chamada de ponte de sal. Então, vamos marcar aqui: eu tenho uma ponte de sal. É isso que eu tenho aqui. Isso ajuda a neutralizar o efeito que eu acabei de falar. E com uma ponte de sal você pode ver isso. Isso aqui não vai ser um líquido, porque tudo que está dentro iria sair; isso aqui seria como uma gosma de sal. E, neste desenho que eu tenho aqui, nós teríamos o sulfato de sódio como sendo o nosso sal. Então, aqui você vai ter 1 ânion de sulfato e 2 cátions de sódio. Mas o que está acontecendo aqui? Bom, conforme isso fica mais e mais positivo (ou seja, você tem mais e mais íons de zinco na sua solução), os íons de sulfato negativo vão querer vir para cá. Então, vamos dizer que a gente tenha os íons de sulfato para cá, e eu estou representando eles aqui de amarelo; então, eu tenho SO₄²⁻. Então, esses íons de sulfato vão querer vir aqui para dentro; eles vão deixar esses amigos negativos e eles vão vir aqui para dentro. Agora, um processo bem similar a esse é quando o sódio vai tentar ajudar a neutralizar. Então, a gente tem quando o sódio, por exemplo, vem para cá, e eu estou fazendo ele aqui em azul. Esse sódio vai ajudar a neutralizar qualquer negatividade que esteja por aqui. Então, isso daqui vai ajudar essas duas soluções de serem muito positivas ou muito negativas. E isso vai permitir que essa corrente que a gente tem aqui continue fluindo para fazer várias coisas úteis.