La pila Daniell

Cloruro di potessio(KCl) e soluzione satura che costituiscono il  ponte salino.

Disegno: - +

USO TECNOLOGICO DI UNA SCOPERTA SCIENTIFICA.

Procedimento: Per creare la pila, abbiamo preparato due becker, ciascuno dei quali costituiva una semicella elettrolitica, contenente uno dei due elementi presi in considerazione sia in forma ionica (cioè in soluzione) che in forma metallica (cioè come laminette). Queste due lamine metalliche sono collegate con un cavo ad un circuito esterno in cui è inserito un voltometro: gli elettroni, partendo dall'elettrodo che ne possiede di più, cioè quello della semicella dove avviene l'ossidazione (polo negativo o anodo) raggiungono l'altro elettrodo (catodo), dove sono consumati dalla reazione di riduzione dell'altro elemento. Grazie al voltometro è possibile misurare la differenza di potenziale che si é creata e che permette il flusso di elettroni, e abbiamo quindi un'indicazione della capacità di trasferire gli elettroni di un elemento rispetto all'altro. E' importante specificare che se invertissimo i poli, applicando il catodo all'elemento che si ossida, leggeremmo sul voltometro lo stesso valore che avremmo ottenuto nel senso opposto, cambiato di segno; infatti abbiamo la stessa quantità di elettroni che si muove lungo il circuito, ma in verso opposto.

Perché ci sia un flusso di corrente elettrica dobbiamo fare in modo che esistano sempre ioni di carica opposta in quantità sufficiente da compensare gli ioni prodotti dalle reazioni: questo avviene grazie al ponte salino, un tubo a U riempito da una imbevuta di una soluzione ionica(KCl) tappato da due batuffoli di cotone che permette un trasferimento di ioni negativi dove avviene l'ossidazione e positivi dove avviene la riduzione senza però mescolare le due soluzioni. Infine guardiamo il voltometro notando che il valore del passaggio di elettroni da una semicella all'altra è 1,057 V.

Richiami teorici:

Le ossidoriduzioni consistono in un flusso di elettroni dall'elemento meno elettronegativo a quello più elettronegativo; tale flusso altro non è che energia elettrica. Se teniamo separate le due semireazioni in modo tale che il flusso compi un percorso esterno al sistema di reazione, è possibile trasformare l'energia in lavoro.

Il lavoro svolto dal flusso di elettroni si chiama f.e.m. ( forza elettromotrice ) o potenziale elettrico.

I sistemi che trasformano una redox in un potenziale si dicono celle elettrochimiche o pile elettrochimiche.

Una pila è formata da due elementi galvanici ( semicelle ) formati ognuno da una lamina metallica immersa in una soluzione salina dello stesso metallo.

I due elementi sono collegati da un ponte salino che permette la migrazione degli ioni al fine di mantenere elettricamente neutre le soluzioni senza il completo mescolamento delle stesse; tale evenienza farebbe, infatti, sì che gli ioni possano scambiarsi direttamente per contatto gli elettroni senza generare alcuna f.e.m.. Il ponte salino può essere sostituito da un setto poroso con la stessa funzione.

Le due lamine metalliche sono collegate con fili elettrici ad un circuito esterno comprendente un voltometro. Nel circuito passeranno gli elettroni partendo dall'elettrodo che ne

possiede di più, ovvero quello della semicella ove si ha l'ossidazione ( anodo o polo negativo ), per

giungere all'elettrodo della semicella ove si ha la riduzione ( catodo o polo positivo ). Attraverso il

voltmetro o il multimetro è possibile misurare la f.e.m. generata.

Quando il sistema raggiunge l'equilibrio, il processo ha termine.

ANODO OSSIDAZIONE

CATODO  RIDUZIONE

Formule utilizzate:

La reazione di ossidoriduzione che si è verificata è la seguente:

Zn Zn2⁺ + 2e^-

Cu2⁺ + 2e^- Cu

Zn + Cu2⁺ Zn2⁺ + Cu

Lo zinco funziona da anodo ( polo negativo ) e, quindi si ossida consumandosi, mentre il rame funziona da

catodo ( polo positivo ) riducendosi e, quindi, aumentando di volume.

Conclusioni: Dal dato ottenuto(1,057 V), abbiamo verificato che le reazioni di ossidoriduzione consistono in un trasferimento di cariche negative da una sostanza all'altra, generando così un flusso di elettroni, che può essere considerato come dell'energia elettrica.