O processo químico de troca de elétrons, conhecido como oxirredução, é responsável pelo funcionamento e propriedades das pilhas e baterias de nosso cotidiano. “No
dia-a-dia usamos os termos pilha e bateria indistintamente. Pilha é um
dispositivo constituído unicamente de dois eletrodos e um eletrólito,
arranjados de maneira a produzir energia elétrica. Bateria é um conjunto
de pilhas agrupadas em série ou paralelo, dependendo da exigência por
maior potencial ou corrente.”
Desse
modo, o processo eletrolítico envolvido em uma pilha ou em uma bateria é
o mesmo, e trata de uma troca de elétrons entre duas espécies, um
agente oxidante e um agente redutor. Por exemplo, no caso da pilha
alcalina tem-se uma barra de manganês metálico eletroliticamente puro,
imerso numa pasta de hidróxido de zinco. Dela são conhecidos os respectivos potenciais-padrão de redução, conforme as equações abaixo:
Mn2+ + 2e → Mn0 E0 = -1,18V
Zn2+ + 2e → Zn0 E0 = -0,76V
Inicialmente, ambas as equações apresentam uma redução
(recebimento de elétrons). Para se chegar ao potencial gerado pela
pilha, deve-se inverter a equação de menor valor, independentemente de
sua natureza, invertendo-se assim o sinal matemático da mesma, de modo a chegar-se a:
Mn0 → Mn2+ + 2e E0 = +1,18V
Zn2+ + 2e → Zn0 E0 = -0,76V
Ao se somar os potenciais de oxidação (primeira equação) e de redução
(segunda equação), chega-se o potencial gerado pela pilha na associação
dos dois metais. No caso, a pilha possui um potencial de +0,42 volts.
Ao se associar, em série ou paralelo, conjuntos individuais dessa duplas
de metais, aumentando o potencial referido potencial individualmente,
formamos uma bateria.
A função primária de uma pilha é converter energia química em energia
elétrica, por meio de uma reação espontânea de troca de elétrons entre
duas espécies (eletrodos), geralmente metálicas. Forma-se um eletrodo no
momento em que se tem um fragmento metálico imerso em uma solução de
seus íons. No caso, pode-se denominar esse dispositivo de pilha
galvânica, pilha elétrica ou ainda simplesmente pilha.
Particularmente em relação às baterias, percebe-se atualmente uma
maior preocupação ambiental com o seu descarte, ainda problemático e
altamente agressivo ao meio ambiente. Por exemplo, “baterias de hidreto
metálico/óxido de níquel e as de íons lítio representam um risco
ambiental muito menor do que as de níquel/cádmio. Apesar disso, das 5
milhões de baterias de telefones celulares existentes no Brasil em 1999,
80% ainda eram de níquel/cádmio; apenas 18% eram de hidreto
metálico/óxido de níquel e 2% de íons lítio.”. Atualmente, as pilhas e baterias de íons de lítio dominam o mercado.
