Reações de oxi-redução e pilhas - Química

Contexto histórico:
Antes, usavam as pilhas e baterias para obter eletricidade, contudo, essa eletricidade só era usada para obter luz. Michael Faraday conseguiu transformar a energia elétrica em energia mecânica contínua (em movimentos circulares) e também descobriu que o magnetismo podia manipular a luz, assim, os planetas eram orientados pelo Sol não pelos contato físico, mas sim pelo campo magnético.

Obtêm-se eletricidade das pilhas porque elas transformam energia elétrica em química através da transferência de elétrons pelo átomo metálico.

Reações de oxi-redução: são reações onde ocorre a transferência de elétrons na combinação dos reagentes, portanto há alteração do NOx dos reagentes quando viram produtos.

Exemplo: Zn(s) + Cu^2+ ->  Zn^2+ + Cu(s) - REAÇÃO DE OXI-REDUÇÃO
--> Nesse caso, o Zn que tinha NOx 0 doou elétrons para o Cu que tinha NOx 2+. Logo, o Zn fica com NOx 2+ e o Cu com NOx 0. Isso ocorreu porque o Zn é mais eletronegativo.

Como o Zn perdeu elétrons, ele foi oxidado e teve o NOx aumentado. Ele é chamado de reagente redutor.
Como o Cu recebeu elétrons, ele foi reduzido e teve NOx diminuído, Ele é chamado de reagente oxidante.

A reação de oxi-redução (é de oxidação e ao mesmo tempo de redução) pode ser dividida em duas "metades":
Reação de redução: Cu^2+ 2e- -> Cu(s)
Reação de oxidação: Zn(s) -> Zn^2+ + 2e-

A reação de oxi-redução também se relaciona ao potencial de redução dos reagentes. Se o reagente apresentar maior potencial de redução, ele será reduzido; se ele apresentar menor potencial de redução, ele será oxidado.

*Os metais nobres (Au, Ag, Cu) apresentam maior potencial de redução, portanto normalmente são encontrados na forma metálica.
*Os metais alcalinos e alcalinos terrosos (Na+,Ca2+, Li+) apresentam menor potencial de redução, portanto normalmente são encontrados na forma iônica/cristalina.

Pilhas voltaicas ou galvânicas: Utilizam as reações de oxi-redução para obter energia elétrica através da energia química.

Pilha de Daniell

Na pilha de Daniell, são usados dos eletrodos (conjunto do metal e um sal desse metal) com potenciais de redução distintos, para que seja possível a obtenção da energia elétrica. Os eletrodos então são ligados por um condutor elétrico e assim, os elétrons passam por ele do eletrodo com menor potencial de redução (do eletrodo de Zn, no caso). 

Assim, o eletrodo de zinco é oxidado (perdeu elétrons) e apresenta agora maior quantidade de íon Zn^2+ do que SO4^2- e o Zn metálico é corroído e, o eletrodo de cobre é reduzido (recebe elétrons) e apresenta maior quantidade de SO4^2- que de Cu^2+ porque estes viraram Cu metálico e se depositaram no metal. Como os elétrons foram para o eletrodo de Cu, ele têm polo positivo (positivo atrai negativo (elétrons são negativos) e o Zn, consequentemente tem pólo negativo. 

Contudo, há uma diferença de concentração nas soluções, assim não ocorre a tranformação de energia química em elétrica. Então, usa-se uma ponte salina de KNO3 para igualar as concentrações das soluções, como o eletrodo de Cu tem mais SO4^2-, o K+ migra para ele (cátodo - precisa de cátions) e como o eletrodo de Zn tem mais Zn^2+, o SO4^2- migra para ele (ânodo - precisa de ânions).

CÁTODO -> POLO POSITIVO -> REDUZIDO -> RECEBE ELÉTRONS -> DEPÓSITO -> MAIOR POTENCIAL DE REDUÇÃO

ÂNODO -> POLO NEGATIVO -> OXIDADO -> PERDE ELÉTRONS -> CORROSÃO -> MENOR POTENCIAL DE REDUÇÃO