Pile
Volta Grenet Bunsen
in serie e in parallelo
a colonna , a tazze
Serie potenziali redox
Effetto seebeck
Semipila Zinco / ioni zinco
Elettrodo di zinco
Zn
Lo zinco si ossida immettendo ioni Zn++ nella
soluzione e trattenendo elettroni:gli ioni Zn++
richiamati dalla laminetta diventata negativa
si riducono acquistando elettroni ,con un
processo reversibile :all’equilibrio permane
una carica negativa sullo zinco
e
Zn° <<<>>> (Zn++ ) + 2e
e
e
e
e
Zn++ SO4--
Soluzione di solfato di zinco
Semipila rame / ioni rame
Elettrodo di rame
Cu
Il rame si ossida immettendo ioni Cu++ nella
soluzione e trattenendo elettroni:gli ioni Cu++
richiamati dalla laminetta diventata negativa
si riducono acquistando elettroni ,con un
processo reversibile :all’equilibrio permane
una carica negativa sul rame
Cu° <<<>>> (Cu++ ) + 2e
e
e
e
Cu++ SO4--
Soluzione di solfato di rame
galvanometro
Elettrodo di zinco
elettroni
Elettrodo di rame
Zn
Cu
e
SO4--
e
e
e
e
e
e
e
Zn++ SO4--
Cu++ SO4-Soluzione di solfato di zinco
Soluzione di solfato di rame
Lo zinco risulta più negativo del rame:collegando le due semicelle con un
conduttore nel quale è inserito un galvanometro , si osserva uno spostamento
di elettroni dallo zinco verso il rame, e di ioni solfato
in senso opposto con uso di sifone e soluzione salina
galvanometro
Elettrodo di zinco
elettroni
Elettrodo di rame
Zn
Cu
e
SO4--
e
e
e
e
e
e
e
Zn++ SO4--
Cu++ SO4-Diminuendo gli elettroni nella semicella dello zinco, riprende la
trasformazione dello zinco in ione zinco;
nella semicella con il rame l’arrivo di elettroni fa
riprendere la trasformazione di ioni rame in rame neutro :
equilibrio dinamico
galvanometro
Elettrodo di zinco
polo negativo-anodo
elettroni
Elettrodo di rame
polo positivo-catodo
Zn
Cu
e
SO4--
e
e
e
e
e
e
e
Zn++ SO4--
Cu++ SO4--
Anodo, ossidazione Zn ° - 2e > Zn++
catodo, riduzione
(Cu++) + 2e > Cu°
Pila:ossidoriduzione Zn° + Cu++ > (Zn++) + Cu°
Pila voltaica :zico-rame
Anodo:negativo:ossidazione
Zn° > (Zn++) + 2e-
Zn++ SO4--
Catodo:positivo:riduzione
(Cu++) + 2e- > Cu°
Cu++ SO4--
Pila voltaica :zico-rame
Anodo:negativo:ossidazione
Zn° > (Zn++) + 2e-
Zn++ SO4--
Catodo:positivo:riduzione
(Cu++) + 2e- > Cu°
Cu++ SO4--
Polo negativo, zinco, anodo, ossidazione
Polo positivo, rame, catodo, riduzione
Lo zinco neutro passa in soluzione come ione zinco lasciando elettroni
sulla lamina che diventa negativa:ossidazione Zn° > (Zn++) + 2eGli elettroni migrano attraverso il circuito esterno (lampada si
accende)e passano alla lamina di rame
Ioni rame acquistano elettroni e si riducono a rame metallico neutro Cu°
che si deposita :riduzione (Cu++) + 2e- > Cu°
Ioni solfato SO4– migrano verso la cella anodica per compensare
la carica positiva in eccesso dovuta a Zn++
Durante il funzionamento la lamina di zinco si assotiglia e quella
di rame si ingrossa (rame poroso)
Zn° + Cu++ >>>> (Zn++) + Cu° ossidoriduzione
Pila
zinco/rame
Non attiva
perché manca
soluzione
sifone
tester
Semicella con
zinco e solfato
di zinco
Semicella con
rame e solfato
di rame
Pila Bunsen
Cilindro di zinco in soluzione
di acido solforico
Vaso poroso con barra di
carbone di storta in acido
nitrico
Potenziale 1.96 volt circa
Serie potenziali di riduzione (E°)
Costruendo pile che hanno come elettrodo l’idrogeno e un altro elemento
si possono misurare i potenziali generati in ogni coppia H / X
e riportarli in una tabella
Valori negativi assegnati se elemento si ossida rispetto a idrogeno
Valori positivi assegnati se elemento si riduce rispetto a idrogeno
Schema pila : coppia riducente // coppia ossidante
Zn/Zn++ // 2H+/H2 -0.76
Pb/Pb++ // 2H+/H2 -0.13
H2/2H+ // Cu++/Cu +0.34
Zinco -0.76 Zn++ > Zn°
Piombo -0.13 Pb++ > Pb°
Idrogeno 0.0 2H+ > H2°
Rame 0.34 Cu++ > Cu°
Consultando la serie dei potenziali di riduzione è possibile
riconoscere la polarità di una pila in funzione della coppia di
elementi costituenti e calcolarne la tensione
Si pone come polo negativo (anodo) l’elemento che precede nella serie
(si ossida)
e come polo positivo (catodo) l’elemento che segue nella serie
(si riduce)
La tensione (DE) si calcola con la formula
E° polo positivo – E° polo negativo
Pila
E°
E°
anodo catodo tensione
Zn / H
-0.76
0
Zn
H
0- (-0.76) =0.76
Zn /Pb
-0.76
-0.13
Zn
Pb
-0.13 –(-0.76) = 0.63
Zn/Cu
-0.76
+0.34
Zn
Cu
+0.34 – (-0.76) = 1.0
Pb/Cu
-0-13
+.0.34
Pb
Cu
+.0.34 – (-0.13) =0.47
Pila Zinco / rame
con celle separate
e sifone con soluzione
salina
Zn
Cu
0.34 – (0.76) = 1 volt
Pila Zinco / rame
con celle separate
e sifone con soluzione
salina
Zn
Cu
Poli errati :nessuna tensione
ago deviato a sinistra
Pila Zinco / rame
A dischi
0.34 – (-0.76)= 1 volt
zinco
rame
Pila Zinco / rame
0.34 – (-0.76) = 1 volt
Zn
Cu
Due elementi in serie
pila a tazze Zn / Cu
Zn
Cu
Zn
Cu
Tensione = 2 volt
Zn
Pb
Pila Zinco / Piombo : 0.63 volt
-0.13 – (-0.76)= 0.63 Volt
Pila piombo / rame
Pb
0.47 volt
Cu
0.34 – (-0.13)= 0.47 volt
Due elementi pila a colonna Zn / Cu
voltmetro
Due Volt di tensione
Zinco(-)
carbone
Tensione 1.5 volt
Pila Grenet
Pila Grenet
Zinco (negativo) e carbone di storta
Tensione 1.5 volt
Pila a colonna
disco di zinco
panno con soluzione H2SO4
disco di rame
disco di zinco
panno con soluzione H2SO4
disco di rame
disco di zinco
panno con soluzione H2SO4
disco di rame
utilizzatore
Pile in serie :tensione totale = somma singole tensioni
Pile in serie :tensione totale = somma singole tensioni
V = V1 + V2 +V3 + Vn
V1=1 volt
V = 5*V1= 5 volt
V
Pile in paralleo :tensione totale tensione singola pila: V= V1
V
V1 = 1 volt
V = 1 volt
Riscaldando una estremita si genera una corrente elettrica
che fa deviare l’ago magnetico
Seebeck : effetto termoelettico
rame
argentana
ago
calore
rame
argentana
calore
zinco
rame
calore