As células galvânicas e as células electrolíticas são dois tipos fundamentais de células electroquímicas, mas diferem significativamente no seu funcionamento, finalidade e processos de conversão de energia. As células galvânicas convertem energia química em energia eléctrica através de reacções redox espontâneas, o que as torna uma fonte de eletricidade. Em contraste, as células electrolíticas utilizam energia eléctrica de uma fonte externa para impulsionar reacções químicas não espontâneas, permitindo processos como a galvanoplastia ou a purificação de metais. As principais diferenças residem na direção de conversão de energia, na espontaneidade das reacções, nas cargas dos eléctrodos e nas aplicações.
Pontos-chave explicados:
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Direção da conversão de energia:
- Célula Galvânica: Converte energia química em energia eléctrica. A reação redox dentro da célula é espontânea, o que significa que ocorre naturalmente sem intervenção externa.
- Célula electrolítica: Converte energia eléctrica em energia química. Requer uma fonte de energia externa para conduzir uma reação não espontânea.
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Espontaneidade das reacções:
- Célula Galvânica: A reação química é espontânea, com uma energia livre de Gibbs negativa (ΔG < 0). Isto significa que a reação liberta energia, que é aproveitada como eletricidade.
- Célula electrolítica: A reação é não espontânea, com uma energia livre de Gibbs positiva (ΔG > 0). É necessária energia eléctrica externa para forçar a ocorrência da reação.
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Cargas de eléctrodos:
- Célula Galvânica: O ânodo está carregado negativamente e o cátodo está carregado positivamente. Os electrões fluem do ânodo para o cátodo através de um circuito externo.
- Célula electrolítica: O ânodo está carregado positivamente e o cátodo está carregado negativamente. Os electrões são forçados a mover-se na direção oposta devido à tensão externa aplicada.
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Aplicações:
- Célula Galvânica: Normalmente utilizada em baterias, que fornecem energia eléctrica portátil para dispositivos como lanternas, controlos remotos e smartphones.
- Célula electrolítica: Utilizada em processos como a galvanoplastia (revestimento de objectos com uma fina camada de metal), purificação de metais (por exemplo, refinação de alumínio) e recarga de baterias.
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Recarregabilidade:
- Célula galvânica: Alguns tipos, como as pilhas recarregáveis, podem ser recarregadas invertendo a reação com uma fonte de energia externa, convertendo-as temporariamente em células electrolíticas.
- Célula electrolítica: Normalmente não são recarregáveis, uma vez que são concebidas para consumir energia eléctrica para conduzir reacções químicas.
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Equilíbrio e fluxo de corrente:
- Célula Galvânica: Gera uma corrente eléctrica contínua desde que os reagentes estejam disponíveis e o circuito esteja fechado.
- Célula electrolítica: Requer uma tensão externa contínua para manter a corrente e conduzir a reação não espontânea.
Ao compreender estas diferenças fundamentais, os compradores de equipamento e consumíveis podem tomar decisões informadas sobre o tipo de célula mais adequado às suas necessidades específicas, quer se trate de produção de energia, armazenamento ou processos industriais.
Tabela de resumo:
| Caraterísticas | Célula galvânica | Célula electrolítica |
|---|---|---|
| Conversão de energia | Química → Eléctrica | Eléctrica → Química |
| Espontaneidade | Espontânea (ΔG < 0) | Não espontânea (ΔG > 0) |
| Cargas dos eléctrodos | Ânodo: Negativa, cátodo: Positiva | Ânodo: Positiva, cátodo: Negativa |
| Aplicações | Pilhas, aparelhos portáteis | Eletrodeposição, purificação de metais |
| Recarregabilidade | Recarregável (por exemplo, pilhas) | Normalmente não recarregável |
| Fluxo de corrente | Contínuo, enquanto existirem reagentes | Requer tensão externa para se manter |
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