Alessandro Volta (1745-1827): Invenção da Pilha Elétrica

Alessandro Volta (1745-1827) foi o cientista italiano responsável pela invenção de um dispositivo que revolucionou o estudo do eletromagnetismo: a bateria elétrica, ou melhor dizendo, a pilha.

Alessandro Volta (1745-1827)
Fonte: Wikipédia, a enciclopédia livre

A pilha de Volta foi o dispositivo que viabilizou o estudo do eletromagnetismo. Antes só haviam meios de gerar eletricidade estática através de mecanismos por fricção, como o gerador de Otto von Guericke (1602-1686), consequentemente gerando pouca corrente elétrica. A única forma conhecida de armazenar a energia eletrostática eram as garrafas de Leiden, que mesmo assim só armazenavam o suficiente para fornecer a carga acumulada por alguns instantes. A pilha de Volta foi o primeiro dispositivo estático que era capaz de gerar corrente elétrica suficiente e de maneira contínua para que fosse possível estudar os efeitos dinâmicos da eletricidade.

Ele empilhou alternadamente discos de zinco e de cobre, separando-os por pedaços de tecido embebidos em solução de ácido sulfúrico. A pilha de Volta produzia energia elétrica quando um fio condutor era ligado aos discos de zinco e de cobre, colocados na extremidade da pilha.

Pilha de Volta (1800)
Fonte: Wikipédia, a enciclopédia livre

Sua invenção foi divulgada à comunidade científica através de um carta enviada a Royal Society em Londres no ano de 1800. Nesta carta, intitulada "Sobre a eletricidade excitada pelo simples contato entre substâncias condutoras de tipos diferentes", ele descreve a sua invenção. Volta descobriu o efeito onde dois metais diferentes, quando postos em um líquido condutor, são fonte de energia elétrica.

Na linguagem moderna dizemos que a bateria é um dispositivo que transforma energia química em energia elétrica através de oxirredução. É uma fonte de energia para circuitos elétricos.

Volta descreveu arranjos diversos para associar as baterias em série de forma a aumentar seus efeitos e sugeriu inúmeras experiências para verificar a natureza elétrica dos efeitos produzidos por seu invento comparando-o à garrafa de Leiden. Ele também propõe experimentos para demonstrar que, diferente das garrafas de Leiden, o seu invento era uma fonte de energia elétrica inesgotável, não necessitando ser carregado por outros dispositivos geradores de eletricidade como era feito com as garrafas de Leiden.

A invenção da pilha voltaica foi motivada por uma discórdia profissional sobre a resposta galvânica, segundo a qual os metais produziriam eletricidade apenas em contato com tecido animal, proposta por Luigi Galvani (1737-1798). Volta criou a primeira pilha utilizando material inorgânico entre os dois metais diferentes.

Alessandro Volta propôs experimentos para examinar os efeitos da eletricidade nos órgãos sensoriais. Ele fez algo que não é recomendado (NÃO FAÇAM ISSO EM CASA!!!): foi cobaia de seus próprios experimentos. Volta testou a sensação de conectar os fios da bateria em seus olhos e seus ouvidos.

Ainda na mesma carta enviada à Royal Society, ele examina similaridades no órgão gerador de eletricidade em peixes elétricos com a sua invenção. Ele argumenta que o sua invenção tem semelhança estrutural com o órgão produtor de eletricidade nos peixes elétricos, que parecem ser da forma de discos empilhados. Conclui que o mesmo fenômeno deve estar envolvido na sua invenção e na produção de eletricidade pelos peixes elétricos.

Volta determinou que os melhores pares de metais dissimilares para a produção de eletricidade eram o zinco e a prata.

Inicialmente, Volta experimentou células individuais em série. Cada célula era formada por um cálice de vinho cheio de salmoura na qual dois eletrodos diferentes eram mergulhados. Na pilha elétrica ele fez os eletrodos na forma de discos e substituiu o cálice por cartões embebidos em salmoura, fazendo a ligação em série das células simplesmente empilhando uma célula sobre outra.

Desta maneira a tensão máxima que a pilha poderia produzir era limitada pelo número máximo de células em série, pois a pressão exercida pelas células de cima espremiam toda a salmoura do cartão da célula de baixo.

Nas duas primeiras décadas do séc. XIX, após a invenção da pilha, houve evolução acelerada na área da eletroquímica.
A seguir temos a proposta de um experimento para fazer uma pilha com moedas e papel alumínio.

Mais abaixo, nas referências, há o endereço para uma tradução da carta original de Alessandro Volta à Royal Society, comunicando a invenção da pilha voltaica.

Experimento: Pilha Voltaica

Para realizar este experimento será necessário:

• 10 moedas de R$ 0,05 (de cobre)
• 1 moeda de R$ 0,25 ou  R$ 0,50 (ou um compasso)
• 1 folha de papel sulfite
• 1 pedaço de papel alumínio
• 1 pedaço de fita crepe
• 2 pedaços de fio elétrico flexível (fio fino)
• 1/2 copo de vinagre
• 1 colher de sal
• 1 LED vermelho (diodo emissor de luz)

Procedimento:

1. Misture a colher de sal em meio copo de vinagre e dissolva o máximo possível.
2. Corte 9 círculos de papel alumínio do tamanho da moeda de R$ 0,05.
3. Corte 9 círculos de papel sulfite de diâmetro pouco maior que o anterior, do tamanho da moeda de R$ 0,25 ou R$ 0,50.
4. Vá empilhando as moedas e os círculos de papel sulfite e alumínio conforme mostrado na figura abaixo, na seguinte ordem: moeda, papel sulfite molhado no vinagre com sal, papel alumínio; e vá repetindo (a) (b). Mergulhe os círculos de papel sulfite no vinagre com sal e deixe por alguns segundos antes de colocar na pilha. (c) Finalize o empilhamento colocando uma moeda de 5 centavos sobre o último disco de papel alumínio, sem colocar o papel sulfite entre eles.
   
5. (d) Conecte os dois terminais do LED utilizando fios, assim como mostrado na figura, às extremidades da pilha. O LED deve acender. Caso não acenda, a polaridade pode estar invertida. Tente invertendo os terminais. Esta pilha produz aproximadamente uma diferença de potencial de 2,5V.

Referências

MAGNAGHI, C. P.; ASSIS, A. K. T.; Sobre a eletricidade excitada pelo simples contato entre substâncias condutoras de tipos diferentes - Uma tradução comentada do artigo de volta de 1800 descrevendo sua invenção da pilha elétrica, Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 25, n. 1: p. 118-140, abr. 2008. Disponível em <http://dx.doi.org/10.5007/2175-7941.2008v25n1p118>. Acessado em 02 mar. 2016.