As células electroquímicas são dispositivos que geram energia eléctrica a partir de reacções químicas ou que utilizam a energia eléctrica para impulsionar reacções químicas.
A principal distinção é entre células voltaicas (ou galvânicas) e células electrolíticas.
As células voltaicas produzem energia eléctrica espontaneamente a partir de reacções redox.
As células electrolíticas requerem uma fonte eléctrica externa para conduzir reacções não espontâneas.
5 pontos-chave explicados: O que distingue as células voltaicas das células electroquímicas
1. Definição e função das células electroquímicas
As células electroquímicas são dispositivos que convertem energia química em energia eléctrica (células voltaicas/galvânicas) ou utilizam energia eléctrica para provocar reacções químicas (células electrolíticas).
Células Voltaicas (Galvânicas): Estas células geram energia eléctrica espontaneamente a partir de reacções redox. O seu nome vem de Luigi Galvani e Alessandro Volta.
Células electrolíticas: Estas células requerem uma fonte de energia eléctrica externa para desencadear reacções químicas não espontâneas, como a eletrólise.
2. Espontaneidade das reacções
Células Voltaicas: As reacções nas células voltaicas são espontâneas, ou seja, ocorrem naturalmente sem a necessidade de uma fonte de energia externa.
Células electrolíticas: As reacções nas células electrolíticas não são espontâneas e requerem uma entrada de energia eléctrica para prosseguirem.
3. Produção e consumo de energia eléctrica
Células Voltaicas: Estas células produzem eletricidade como resultado das reacções redox espontâneas que ocorrem no seu interior.
Células electrolíticas: Estas células consomem eletricidade para facilitar as reacções químicas, como por exemplo no processo de galvanoplastia ou na purificação de metais.
4. Componentes e estrutura
Tanto as células voltaicas como as electrolíticas consistem em duas meias-células, cada uma envolvendo reacções de oxidação e redução separadas.
Ambas têm um ânodo (onde ocorre a oxidação) e um cátodo (onde ocorre a redução).
A principal diferença de funcionamento reside no facto de a célula estar a gerar ou a consumir energia eléctrica.
5. Aplicações
Células voltaicas: Utilizadas em várias aplicações, como baterias e células de combustível, onde fornecem uma fonte contínua de energia eléctrica.
Células electrolíticas: Utilizadas em processos como a galvanoplastia, a purificação de metais e a eletrólise, em que a energia eléctrica é utilizada para conduzir transformações químicas específicas.
6. Potencial celular
Células Voltaicas: O potencial da célula (voltagem) é positivo, indicando uma reação espontânea com uma energia livre de Gibbs negativa.
Células electrolíticas: O potencial da célula é negativo, indicando uma reação não espontânea que requer uma fonte de energia externa para prosseguir.
7. Direção do fluxo de electrões
Células Voltaicas: Os electrões fluem espontaneamente do ânodo para o cátodo através do circuito externo.
Células electrolíticas: Os electrões são forçados a fluir do cátodo para o ânodo através do circuito externo, impulsionados por uma fonte eléctrica externa.
8. Dupla funcionalidade
Algumas células, como as baterias de chumbo, podem funcionar tanto como células voltaicas como electrolíticas. Quando fornecem corrente, actuam como células voltaicas, e quando estão a ser carregadas, actuam como células electrolíticas.
A compreensão destes pontos-chave ajuda a distinguir entre células voltaicas e electrolíticas, permitindo a tomada de decisões informadas em várias aplicações, desde a seleção de baterias até aos processos industriais que envolvem eletroquímica.
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