O Conceito Fundamental das Pilhas Eletroquímicas (ou Células Galvânicas) é a capacidade de converter energia química em energia elétrica por meio de uma reação redox espontânea. As fontes detalham esse conceito através de três pilares principais: a natureza da reação, o critério de espontaneidade (ΔE) e a estrutura operacional que garante o fluxo de elétrons.

1. A Natureza da Reação: Redox Espontânea

As pilhas são, por definição, reações redox totalmente espontâneas.

• Conversão Energética: O principal propósito de uma pilha é utilizar essa reação espontânea para transformar a energia química contida nas substâncias em energia elétrica.

• Exemplo Prático (Pilha de Daniell): A reação entre o zinco (Zn) metálico e os íons cobre (Cu2+) é um exemplo de processo espontâneo que pode ser aproveitado em uma pilha. Essa reação se manifesta com o tempo, mesmo em um recipiente simples, pelo desaparecimento da cor azul da solução (Cu2+) e pela deposição de cobre metálico sobre a barra de zinco. Esse é um processo redox, onde o zinco se oxida e o cobre se reduz.

• Fluxo Ordenado de Elétrons: Em uma pilha, é essencial que os elétrons perdidos na oxidação passem por um fio condutor (circuito externo) para serem recebidos na redução. Esse fluxo ordenado de elétrons é a corrente elétrica gerada.

2. Critério de Espontaneidade: Diferença de Potencial (ΔE)

A ferramenta fundamental para quantificar a espontaneidade de uma pilha é a sua Diferença de Potencial (ddp), também chamada de Força Eletromotriz (fem).

• Sinal Positivo: Todas as pilhas eletroquímicas (reações espontâneas) devem apresentar um valor de ddp positivo (ΔE>0). O sinal positivo é fundamental, pois indica que o processo é espontâneo. Em contraste, reações não espontâneas (como as de eletrólise) terão uma ddp negativa.

• Cálculo da ddp: A ddp é calculada pela subtração do maior potencial pelo menor potencial: