O que é a célula Daniell?
A célula Daniell é uma espécie de bateria de cobre-zinco que emprega uma barreira porosa entre os dois metais. Foi inventado em 1836 pelo químico britânico John Frederic Daniell. Uma vez usado amplamente na indústria européia de telégrafo, ele foi suplantado no final do século 19 por designs de baterias mais modernos. Hoje, é usado principalmente na sala de aula para demonstrar como as baterias funcionam.
O cientista italiano Alessandro Volta inventou a bateria em 1800. Seu design usou uma coluna de discos alternados de zinco e cobre, com peças de papelão saturadas de salmoura empilhadas entre cada pedaço de metal. Essa pilha Voltaic foi usada em muitas experiências elétricas, mas com menos de uma hora de duração da bateria, não teve aplicações industriais reais. Daniell modificou o design da Volta para criar uma bateria com uma vida útil mais longa, permitindo que ela seja usada prática.
O princípio por trás da bateria de Daniell e da Volta é a mesma. Um soluto líquido chamado eletrólito - no design de Volta,A salmoura entre as placas de metal-começa a dissolver o zinco e o cobre em íons carregados positivamente. À medida que os íons deixam o metal, os elétrons livres permanecem para trás. O zinco se dissolve mais rapidamente do que o cobre, o que significa que o zinco logo contém mais elétrons. Se alguém conectar os dois pedaços de metal com um fio, os elétrons migrarão através do fio do zinco para o cobre, criando uma corrente elétrica.
Se o zinco e o cobre estiverem se dissolvendo no mesmo eletrólito, como na pilha voltaica, dois processos reduzirão a vida útil da bateria. Se estiver sendo armazenado sem que a eletricidade seja desenhada, os íons de cobre no eletrólito serão desenhados para o terminal de zinco carregado negativamente. Esses íons se unirão com os elétrons no zinco, neutralizando sua carga. Eventualmente, nenhum zinco estará disponível para dissolução. Este processo é conhecido como Reduction .
O outro processo de matança de bateria ocorre quando a eletricidade está sendo desenhada. Os íons de zinco empurrarão o hidrogênio no eletrólito para o cobre, onde o hidrogênio se acumula na superfície e, eventualmente, interrompe o fluxo de eletricidade. Esse processo é conhecido como polarização . A célula Daniell foi projetada em resposta aos problemas gêmeos de redução e polarização de zinco. Ele resolve esses problemas isolando o zinco e o cobre em eletrólitos separados.
Para fazer uma célula Daniell, um recipiente de barro não vidrado pode ser preenchido com ácido sulfúrico e um pedaço de zinco imerso. O recipiente pode então ser colocado dentro de uma lata de cobre que foi preenchida com sulfato de cobre. A barreira de barro mantém o zinco e o cobre em lados opostos; Isso impede que os íons de zinco enviem hidrogênio para o cobre, impedindo a polarização. Ele também mantém os íons de cobre longe do zinco, impedindo a redução de zinco. Daniell se referiu à sua célula como a bateria constante por causa de sua prevenção de polarização.
Os poros na barreira permitem que os íons sulfatos carregados positivamente viajem do lado do cobre para o lado do zinco. Isso equilibra o fluxo de elétrons do zinco para o cobre quando o circuito é concluído. A quantidade de potencial elétrico produzida por uma célula de Daniell foi nomeada volt . O valor do volt moderno é um pouco diferente; Uma célula Daniell produz cerca de 1,1 dos volts de hoje e tem uma resistência interna de cerca de 2 ohms.