Eletroquímica: entenda o que é ânodo e cátodo, suas funções e veja a equação global da pilha

A parte da Química que estuda os fenômenos envolvidos na produção de corrente elétrica a partir da transferência de elétrons em reações de oxirredução e a utilização de corrente elétrica na produção das reações é denominada eletroquímica.

A eletroquímica é dividida em dois assuntos: pilhas e baterias, e eletrólise. As pilhas e baterias são aparelhos que produzem corrente elétrica através de reações espontâneas de oxirredução. Eletrólise trata-se do processo no qual corrente elétrica produz reações de oxirredução.

Alguns dos termos bem conhecidos da eletroquímica são o ânodo e cátodo. O ânodo Representa o polo negativo, caracterizado pela perda de elétrons - um fenômeno conhecido como oxidação. Neste contexto, o ânodo atua como agente redutor.

Já o cátodo é o polo positivo, onde ocorre o ganho de elétrons, processo denominado redução. Aqui, o cátodo desempenha o papel de agente oxidante. Entenda melhor a seguir como se dá esse processo!

📚 Você vai prestar o Enem? Estude de graça com o Plano de Estudo Enem De Boa 📚

A pilha de Daniell foi criada em 1836 e era composta por dois eletrodos metálicos unidos externamente por um fio condutor e duas semicelas ou semicélulas unidas por uma ponte salina.

Essa ponte salina é um tubo de vidro em forma de U invertido que contém uma solução saturada de sal inerte, como nitrato de potássio (KNO₃), cloreto de potássio (KCl) ou sulfato de potássio (K₂SO₄), e seu objetivo é permitir o intercâmbio de íons entre as semicélulas e fechar o circuito para a corrente contínua produzida entre os eletrodos mergulhados nas soluções eletrolíticas dessas semicélulas.

🎯 Simulador de Notas de Corte Enem: Descubra em quais faculdades você pode entrar pelo Sisu, Prouni ou Fies 🎯 

A ponte salina também é responsável por manter a neutralidade elétrica das soluções nas semicélulas: no ânodo, há um excesso de carga positiva devido à oxidação; e, no cátodo, há um excesso de carga negativa devido à redução.

Assim, a ponte salina permite que ânions ali presentes se dirijam para o lado com excesso de carga positiva, enquanto os cátions migram para o lado com excesso de carga negativa, mantendo as soluções eletricamente neutras. 

A pilha de Daniell apresenta o seguinte aspecto:

Depois de certo tempo funcionando, a pilha passa a apresentar o seguinte aspecto:

Percebemos, pela imagem acima, que a lâmina de cobre ficou mais espessa e a solução passou a apresentar uma coloração azul mais clara. Essas mudanças são explicadas através da semi-reação de redução abaixo:

Cu²⁺ _(aq) + 2 e^- → Cu _(s)

Solução              Lâmina

O eletrodo que sofre redução é denominado cátodo.

Já a lâmina de zinco, sofreu corrosão, e isso é explicado através da semi-reação de oxidação a seguir:

Zn _(s) → Zn²⁺ _(aq) + 2 e^-

Lâmina   Solução

O eletrodo que sofre oxidação é denominado ânodo.

DICA: REDUÇÃO → CÁTODO (ambos começam com consoante)

OXIDAÇÃO → ÂNODO (ambos começam com vogal)

Analisando essas duas semi-reações, concluímos que os elétrons migram no circuito externo do eletrodo de zinco (ânodo, polo negativo) para o eletrodo de cobre (cátodo, polo positivo).

Assim, a equação global dos processos que aconteceram na pilha é obtida por meio da soma das duas semi-reações:

• Ânodo/semi-reação de oxidação: Zn _(s) → Zn²⁺ _(aq) + 2 e^-
• Cátodo/semi-reação de redução: Cu²⁺ _(aq) + 2 e^- → Cu _(s)
• Reação global: Zn _(s) + Cu²⁺ _(aq) → Zn²⁺ _(aq) + Cu _(s)

Oficialmente, as pilhas são representadas da seguinte maneira:

A → A^x+ + x e^- [ânodo (oxidação)]    //       B^x+ + x e^- → B [cátodo (redução)]

        ↓

ponte salina

De acordo com essa notação, podemos representar a pilha de Daniell da seguinte forma:

Zn⁰ → Zn²⁺ + 2 e^-    //   Cu²⁺ + 2 e^- → Cu⁰

ou

Zn⁰ / Zn²⁺    //    Cu²⁺ / Cu⁰

A eletrólise trata-se de um processo não-espontâneo em que há a ocorrência de reações químicas através da passagem de corrente elétrica por um sistema líquido que contenha íons.

📝 Você quer garantir sua nota mil na Redação do Enem? Baixe gratuitamente o Guia Completo sobre a Redação do Enem! 📝

As eletrólises ocorrem em cubas eletrolíticas que possuem corrente elétrica produzida por um gerador (pilha). Geralmente, os eletrodos nesse sistema são inertes e formados por platina ou grafita (carvão). As substâncias que irão sofrer eletrólise podem estar no estado fundido ou em solução aquosa. O esquema abaixo mostra a representação do processo de eletrólise.

Nesse processo, os elétrons emergem do gerador - no caso, a pilha - pelo ânodo (-), e entram na célula eletrolítica pelo cátodo (-), no qual produzem redução. Os elétrons emergem pelo ânodo (+) na célula eletrolítica, onde ocorre oxidação, e chegam ao gerador pelo cátodo (+).

🎓 Você ainda não sabe qual curso fazer? Tire suas dúvidas com o Teste Vocacional Grátis do Quero Bolsa 🎓

Conteúdos relacionados

Raio atômico: definição, variação e como calcular

Eletroquímica: entenda o que é ânodo e cátodo, suas funções e veja a equação global da pilha

Ligação metálica: o que é e resumo

Fenol: o que é, nomenclatura e para que serve