Concetti Chiave
- L'elettrochimica studia i processi di trasferimento di elettroni in sistemi chimici, cruciali per la trasformazione di energia elettrica e chimica.
- Celle elettrochimiche si dividono in celle galvaniche, che generano elettricità da reazioni spontanee, e celle elettrolitiche, che necessitano di energia esterna per attivare reazioni.
- Una cella galvanica è composta da due elettrodi metallici in semicelle con soluzioni elettrolitiche, collegate da un ponte salino che facilita il flusso di ioni.
- Nel processo galvanico, l'anodo cede elettroni e si ossida, mentre il catodo li riceve e si riduce, permettendo la conversione di energia chimica in energia elettrica.
- Il ponte salino è essenziale per mantenere il circuito chiuso, permettendo il passaggio di ioni senza mescolare le soluzioni delle semicelle.
L'elettrochimica
L’elettrochimica è un ramo della chimica che studia i processi che coinvolgono in un sistema chimico il trasferimento di elettroni, e quindi di corrente elettrica. Tratta infatti trasformazioni chimiche prodotte dal passaggio di elettricità e la produzione di energia elettrica per mezzo delle stesse. In entrambe le situazioni, le trasformazioni che avvengono sono di ossidoriduzione (o redox) ed esse hanno luogo in particolari dispositivi detti celle elettrochimiche.
Si distinguono due tipi di celle sulla base della spontaneità di queste trasformazioni: se la reazione è spontanea, ossia si compie senza interventi esterni, vi è una produzione di elettricità e si parla di cella galvanica (anche detta voltaica o più comunemente pila), mentre se essa non è spontanea, si utilizza dell’energia elettrica fornita dall’esterno per attivare la reazione e quindi si parla di cella elettrolitica. Si assiste perciò nel primo caso alla conversione di energia chimica in energia elettrica e viceversa nel secondo caso.Una cella galvanica è costituita da due elettrodi, generalmente due lamine metalliche, contenuti in due recipienti, detti semicelle, riempiti con la soluzione del corrispettivo sale, detta soluzione elettrolitica. Essa è in grado di condurre corrente elettrica grazie alla presenza di elettroliti ovvero di acidi, basi e Sali, che in soluzione acquosa si dissociano totalmente o parzialmente in ioni positivi e negativi. L’elettrodo nel quale avviene la reazione di riduzione si chiama catodo e in una pila è caricato positivamente (perché cede spontaneamente elettroni) mentre quello nel quale avviene la reazione di ossidazione si chiama anodo ed è negativo (perché vi si accumulano elettroni). I due metalli semimmersi sono collegati mediante un filo metallico congiunto a un tester, mentre le due soluzioni sono messe in relazione per mezzo di un ponte salino, ossia un tubo di vetro a U contenente una soluzione salina molto concentrata.
La lamina dell’anodo tende spontaneamente a cedere elettroni e quindi ad ossidarsi, consumandosi e passando in soluzione; gli elettroni, in seguito, attraversano il filo e vengono attratti dagli ioni del catodo, che di conseguenza si riducono, divenendo metallici e andando ad inspessire la rispettiva lamina. Il ponte salino chiude il circuito elettrico permettendo il passaggio di ioni da una semicella all’altra senza che le loro soluzioni si mescolino in quanto il sale in esso contenuto si scinde e i suoi ioni verranno attirati dalle due soluzioni che presentano cariche opposte. Un esempio di cella galvanica è la pila di Daniell.
Domande da interrogazione
- Che cos'è l'elettrochimica e quali processi studia?
- Qual è la differenza tra una cella galvanica e una cella elettrolitica?
- Come funziona una cella galvanica e quali sono i suoi componenti principali?
L'elettrochimica è un ramo della chimica che studia i processi di trasferimento di elettroni in un sistema chimico, trattando trasformazioni chimiche prodotte dal passaggio di elettricità e la produzione di energia elettrica.
Una cella galvanica produce elettricità attraverso una reazione spontanea, mentre una cella elettrolitica utilizza energia elettrica esterna per attivare una reazione non spontanea.
Una cella galvanica è costituita da due elettrodi in semicelle con soluzioni elettrolitiche, collegati da un filo metallico e un ponte salino. L'anodo si ossida cedendo elettroni, mentre il catodo si riduce, con il ponte salino che permette il passaggio di ioni senza mescolare le soluzioni.
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