Termodinâmica de pilhas

Experimento realizado dia 14 de Novembro de 2013

Termodinâmica de pilhas

1. INTRODUÇÃO
As forças elétricas, campos, potenciais e energia potencial não são importantes apenas na termodinâmica dos sistemas eletroquímicos, mas em toda a química. Para elucidar essa característica, as propriedades de um átomo ou uma molécula são provenientes dos resultados de interações elétricas entre os elétrons e o núcleo desses sistemas.
Sistemas eletroquímicos são aqueles com uma diferença de potencial elétrico entre duas ou mais faces como, por exemplo, as pilhas. Esses sistemas utilizam reações de óxido-redução para fornecer energia elétrica e, usualmente são sistemas constituídos por um par de eletrodos imersos em uma solução eletrolítica. Um exemplo de uma pilha é mostrado na Figura 1.

[1]

No momento em que a pilha é montada o fluxo de cargas opostas ocorre dentro da solução eletrolítica e, a partir de um circuito externo, pode ser medida a diferença de potencial gerada por essa corrente elétrica com o auxílio de um multímetro. [1]
Na presença dessas espécies carregadas eletricamente com cargas opostas uma migração ocorre entre as diferentes fases até que se atinja um equilíbrio. No momento em que esse equilíbrio é atingido, as taxas de ocorrência dos processos opostos, ou seja, de transferência de cargas negativas e positivas, são iguais e a energia de Gibbs do sistema é mínima.

[1]

O trabalho elétrico necessário para que o equilíbrio seja atingido depende do potencial efetuado pela pilha. A relação existente entre a energia de Gibbs e o potencial que a pilha desenvolve é dado pela equação1. [2]
rG = -FE

(Equação 1)

onde rG é a diferença entre a energia de Gibbs (em J mol-1) dos produtos e a dos reagentes,E é o potencial da pilha (em Volts),é o número de elétrons envolvidos na reação de oxido-redução da pilha e F é a constante de Faraday (96485,34 C mol-1).
Para que a reação seja espontânea rG deve ser negativo, portanto, a