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• célula A, como numa bateria, em que uma reacção química irreversível gera electricidade; uma célula que não pode ser recarregada.
• redoxA reacção química reversível em que uma reacção é uma oxidação e o inverso é uma redução.
• meia-célulaE qualquer uma das duas partes de uma célula eletroquímica contendo um eletrodo e um eletrólito.

Uma célula eletroquímica é um dispositivo que produz uma corrente elétrica a partir da energia liberada por uma reação redox espontânea. Este tipo de célula inclui a célula galvânica, ou voltaica, cujo nome vem de Luigi Galvani e Alessandro Volta. Estes cientistas realizaram várias experiências com reações químicas e corrente elétrica durante o final do século XVIII.

Células eletroquímicas possuem dois eletrodos condutores, chamados de ânodo e catodo. O ânodo é definido como o eléctrodo onde ocorre a oxidação. O cátodo é o eléctrodo onde ocorre a redução. Os eletrodos podem ser feitos de qualquer material suficientemente condutivo, como metais, semicondutores, grafite e até mesmo polímeros condutivos. Entre esses eletrodos está o eletrólito, que contém íons que podem se mover livremente.

A célula voltaica utiliza dois eletrodos metálicos diferentes, cada um em uma solução de eletrólito. O ânodo será submetido à oxidação e o cátodo será submetido à redução. O metal do ânodo irá oxidar, passando de um estado de oxidação 0 (na forma sólida) para um estado de oxidação positiva, e se tornará um íon. No cátodo, o íon metálico da solução aceitará um ou mais elétrons do cátodo, e o estado de oxidação do íon será reduzido a 0, formando um metal sólido que se deposita sobre o cátodo. Os dois eletrodos devem ser conectados eletricamente um ao outro, permitindo um fluxo de elétrons que deixam o metal do ânodo e fluem através desta conexão para os íons na superfície do cátodo. Este fluxo de elétrons é uma corrente elétrica que pode ser usada para fazer trabalho, como girar um motor ou alimentar uma luz.

Reação de amostra

O princípio de funcionamento da célula voltaica é uma reação simultânea de oxidação e redução, chamada reação redox. Esta reacção redox consiste em duas semi-reacções. Numa célula voltaica típica, o par redox é de cobre e zinco, representado nas seguintes reacções de meia-célula:

Eléctrodo de zinco (ânodo): Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e-

Eléctrodo de cobre (cátodo): Cu2+(aq) + 2 e- → Cu(s)

As células são construídas em béqueres separados. Os eléctrodos metálicos são imersos em soluções electrolíticas. Cada meia-célula é ligada por uma ponte de sal, o que permite o transporte livre de espécies iônicas entre as duas células. Quando o circuito está completo, a corrente flui e a célula “produz” energia elétrica.

Cobre oxida facilmente o zinco; o ânodo é o zinco e o cátodo é o cobre. Os ânions nas soluções são sulfatos dos respectivos metais. Os elétrons então encontram o Cu2+ em solução e o cobre é reduzido a cobre metal (Cu^{2+} + 2e^- ^- ^ seta de direita Cu). Durante a reação, o eletrodo de zinco será utilizado e o metal encolherá em tamanho, enquanto o eletrodo de cobre se tornará maior devido ao Cu depositado que está sendo produzido. Uma ponte de sal é necessária para manter a carga a fluir através da célula. Sem uma ponte de sal, os elétrons produzidos no ânodo se acumulariam no cátodo e a reação deixaria de funcionar.

Células Voltaicas são tipicamente usadas como fonte de energia elétrica. Pela sua natureza, elas produzem corrente contínua. Uma bateria é um conjunto de células voltaicas que estão ligadas em paralelo. Por exemplo, uma bateria de chumbo-ácido tem células com ânodos compostos de chumbo e cátodos compostos de dióxido de chumbo.