Um tipo de fonte portátil de energia.

Definição: A pilha alcalina é um tipo de fonte portátil de energia. Tem voltagem de 1,5 V e não é recarregável. É indicada para equipamentos que requerem descargas de energia rápidas e fortes, como brinquedos, câmeras fotográficas digitais, MP3 players, lanternas, walkmans, discmans etc.

A pilha alcalina é composta de um ânodo de zinco poroso imerso em uma solução (mistura eletrolítica) alcalina (pH~14) de hidróxido de potássio ou de hidróxido de sódio (bases), e de um cátodo de dióxido de manganês compactado, envoltos por uma capa de aço niquelado, além de um separador feito de papel e de um isolante de nylon.Apesar de a pilha comum e a alcalina serem ambas compostas de dióxido de manganês e zinco, o processo de fabricação é diferenciado: na pilha comum, a mistura eletrolítica é de cloreto de amônio (sal ácido) e o zinco é o envoltório do mecanismo — na alcalina, o zinco ocupa o centro da pilha.

Comparando-a com a pilha seca comum, a alcalina é mais cara, mantém a voltagem constante por mais tempo e dura cerca de cinco vezes mais. Isso ocorre porque o hidróxido de potássio ou sódio é melhor condutor eletrolítico, resultando em uma resistência interna muito menor do que na pilha comum ou seca. A pilha alcalina é capaz de fornecer correntes mais elevadas, tem ótimo desempenho em baixas temperaturas, bom rendimento em equipamentos de alto consumo e excelente proteção contra vazamentos. Ela não sofre reações paralelas durante o período de armazenamento, podendo ser guardada por até quatro anos, mantendo cerca de 80% de sua capacidade original.

Criada pelo cientista Alessandro Volta, a pilha alcalina ganhou este nome devido à pureza de seu material. A produção comercial da pilha alcalina começou em 1949. Até 1989, a típica pilha alcalina continha mais de 1% de mercúrio. Em 1990, pelo menos três grandes fabricantes de pilhas domésticas começaram a fabricar e vender pilhas alcalinas contendo menos de 0,025% de mercúrio. Em 1993, os maiores fabricantes europeus, americanos e japoneses eliminaram todo o mercúrio de suas pilhas e, assim, passaram a não prejudicar o meio ambiente e a saúde.

No Brasil, tanto as pilhas comuns como as alcalinas que não possuem mercúrio, chumbo e cádmio podem ser descartadas no lixo doméstico, sem qualquer risco ao meio ambiente, de acordo com a Resolução Resolução 257/99 do CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente) e, por isso, não precisam ser recolhidas nem depositadas em aterros especiais. Fabricantes nacionais e importadores legalizados já comercializam no mercado brasileiro pilhas que atendem as determinações do CONAMA no que diz respeito aos limites máximos de metais pesados em suas constituições.

A diferença está na sua composição química. As pilhas convertem energia química em elétrica. A pilha comum é formada de zinco (pólo negativo) e carbono (pólo positivo), em contato interno entre si por meio de uma mistura de dióxido de manganês, carbono, cloreto de zinco e amônio. Quando os pólos positivo e negativo são ligados externamente, ocorre uma reação química em que o zinco libera elétrons que atravessam o circuito externo. "O dióxido de manganês, em contato com o carbono, por sua vez, 'consome' elétrons. Essas transformações químicas produzem uma diferença de potencial elétrico, a voltagem, e conseqüentemente energia elétrica”. A pilha alcalina funciona de modo semelhante, mas se compõe de hidróxido de potássio. Por suas características, essa substância (alcalina, não ácida, e daí o nome da pilha) realiza a transferência de elétrons com mais facilidade. Por isso, armazena uma quantidade maior de energia e dura mais tempo que a pilha comum

1. Composição: A pilha alcalina é composta por uma mistura eletrolítica: pasta básica de NaOH (hidróxido de sódio - bom condutor eletrolítico). Já a pilha seca comum contém cloreto de amônio NH4Cl (sal ácido) e recebe a classificação de ácida.

2. Aplicação: A pilha seca é usada para produzir correntes pequenas em serviços contínuos, sendo por isso indicada para rádios portáteis, telefones, campainhas, lanternas, serviços de sinalização, etc. A pilha alcalina, por sua vez, é apropriada para equipamentos que requerem descargas de energia rápidas e fortes, como brinquedos, câmeras fotográficas digitais, MP3 players, etc.

3. Durabilidade: as pilhas alcalinas duram cerca de cinco vezes mais que as ácidas. O Hidróxido de sódio possui maior condutividade elétrica e consequentemente vai transportar energia mais rapidamente que o Cloreto de amônio. Esta reação rápida em pilhas básicas proporciona maior vida útil aos seus constituintes.

Tecnologicamente, a pilha alcalina merece destaque porque apresenta baixo impacto ambiental frente a outros tipos de baterias primárias (baterias não recarregáveis), boa capacidade de descarga (224 Ah kg-1), pequena perda de carga durante o armazenamento e pode ser produzida em vários tamanhos e formas (cilíndrica, botões). Estes fatores explicam seu grande sucesso comercial.

PILHA COMUM

5- Uma vez

montada, a pilha

é testad

a

4- A pilha, lacrada, é

colocada em

um cartucho

1- Papel separad

or é inserido no corpo de zinco (ânodo)

2- Por dentro, coloca-

se o dióxido

de mangan

ês (catodo

3- No centro

é encaix

ado um

bastão de

carvão

PILHA ALCALINA

1- Um corpo de aço serve

de invóluc

ro à pilha

2-Nele, entra

m anéis com

dióxido de

manganês

3- É aplicado

um papel

separador e um disco de

fundo

4- Um gel com

zinco é inserido no

interior

5- Coloca-se um coletor

de latão e

o eletróli

to

As pilhas e baterias apresentam em sua composição metais considerados perigosos à saúde humana e ao meio ambiente como mercúrio, chumbo, cobre, zinco, cádmio, manganês, níquel e lítio.

Uma maneira de reduzir o impacto ambiental do uso de pilhas e baterias é a substituição de produtos antigos por novos que propiciem um maior tempo de uso, como por exemplo o uso de pilhas alcalinas ou de baterias recarregáveis no lugar de pilhas comuns. Também pode-se eliminar ou diminuir a quantidade de metais pesados na constituição das pilhas e baterias.

Neste trabalho, mostramos como a preparação e a descarga de pilhas alcalinas tornam-se um instrumento útil para a abordagem de uma série de conceitos de interesse no aprendizado de reações de oxidação e redução associadas com o armazenamento de energia, com a termodinâmica e com o entendimento operacional de uma pilha alcalina. Esta pilha permite abordar um tipo de reação "redox" que envolve interface (Zn) e reações de inserção/extração de íons no MnO2. A preparação do experimento é relativamente simples e os materiais utilizados são de baixo custo e não tóxicos, facilitando sua implementação em um laboratório de ensino.

Profº Camilo Castro Assunto: Pilhas Alcalinas Série: 3º ano Componentes: Mayana Câmera; Paulo Mateus; Daiane Machado; Luana Rute; Ludimila Lima; Fernanda Pinheiro;