CIÊNCIA – PILHAS e BATERIAS - 2

Experiências

Se você quiser aprender sobre as reações eletroquímicas usadas para criar baterias, é fácil fazer experiências em casa para tentar combinações diferentes. Para fazer estes experimentos corretamente, precisa comprar um voltímetro (US$ 10 a US$ 20) em uma loja de material eletrônico ou de construção. Esteja certo de que o voltímetro pode ler baixas voltagens (cerca de 1 volt) e baixas correntes (cerca de 5 a 10 miliampêres). Desta maneira, você será capaz de ver exatamente o que a sua bateria está fazendo.

Você pode criar a sua própria pilha voltaica usando moedas e papel toalha. Misture sal com água (a maior quantidade de sal que a água suportar) e ensope o papel toalha nesta salmoura. Faça então uma pilha alternando moedas de cobre e de níquel. Veja que tipo de voltagem e corrente esta pilha produz. Tente um número de camadas diferentes e veja qual o efeito que isto tem na voltagem. Depois, tente alternar moedas de cobre e de prata e veja o que acontece. Tente também moedas de prata e de níquel. Outros metais que você pode tentar incluem o papel alumínio e o aço. Cada combinação metálica deverá produzir uma pequena diferença na voltagem.

Um outro experimento simples que você pode tentar envolve um pote, ácido diluído, fio e pregos. Encha o pote com suco de limão ou vinagre (ácidos diluídos) e coloque um prego e um pedaço de fio de cobre dentro dele sem que um encoste no outro. Tente pregos revestidos de zinco (galvanizados) e pregos de ferro comuns. Meça a voltagem e a corrente conectando o seu voltímetro aos pedaços de metal. Substitua o suco de limão por água salgada e tente também com moedas e metais diferentes para ver o efeito na voltagem e na corrente.

Provavelmente a bateria mais simples que você pode criar é chamada de bateria zinco-carbono. Entendendo a reação química que acontece dentro da bateria, você pode entender como as baterias funcionam.

Imagine que você tenha um pote de ácido sulfúrico (H2SO4). Enfie uma varinha de zinco dentro do pote e o ácido imediatamente começa a corroer o zinco. Você verá as bolhas de gás hidrogênio formando-se no zinco e a varinha e o ácido começarão a esquentar. O que está acontecendo é:

· as moléculas de ácido estão se quebrando em 3 íons: 2 H⁺ íons e 1 SO4^- íon. Os átomos de zinco na superfície da varinha de zinco perdem 2 elétrons (2e^-) para se tornar Zn⁺⁺ íons.

· o Zn⁺⁺ íons combinados com o SO4^-- íon para criar ZnSO4, o qual dissolve o ácido.

· os elétrons dos átomos de zinco combinam com os íons de hidrogênio no ácido para criar moléculas de H2 (gás de hidrogênio). Nós vemos o gás de hidrogênio como as bolhas se formando na varinha de zinco.

Nada acontece com uma varinha de carbono quando colocada no ácido. Mas se você conectar um fio entre a varinha de zinco e a varinha de carbono, duas coisas mudarão:

· os elétrons fluirão através do fio e se combinarão com o hidrogênio na varinha de carbono, então o gás de hidrogênio começa a borbulhar na varinha de carbono;

· existe menos calor. Você pode fornecer energia para uma lâmpada ou carga similar, usando os elétrons que fluem através do fio e pode medir a voltagem e a corrente no fio. Alguma energia do calor é transformada em movimento de elétrons.

Os elétrons movem-se para a varinha de carbono porque a combinação com o hidrogênio é mais fácil. Existe uma voltagem característica na célula de 0,76 volts. Eventualmente, a varinha de zinco se dissolverá completamente ou os íons de hidrogênio no ácido se desgastam e a bateria "morre".