Concetti Chiave
- L'elettrochimica studia i fenomeni nei sistemi chiusi al passaggio di calore e la conversione di energia chimica in energia elettrica.
- La pila converte energia chimica in elettrica attraverso reazioni redox, mentre l'elettrolisi utilizza energia elettrica per avviare reazioni chimiche.
- Una pila è costruita collegando due celle elettrolitiche, formate da un metallo immerso nel suo sale, per generare elettricità.
- La pila Daniel usa zinco e rame come elettrodi, generando corrente elettrica che accende una lampadina attraverso il movimento degli elettroni.
- La forza elettromotrice (fem) della pila Daniel è calcolata sottraendo il potenziale di ossidazione dal potenziale di riduzione, risultando in 1.10V.
Elettrochimica
L'elettrochimica è la materia che studia i fenomeni che avvengono in un sistema chiuso al passaggio di calore e quei fenomeni che permettono che un sistema produca calore.Le pile e l'elettrolisi sono due dispositivi che convertono energia chimica in energia elettrica. La pila produce corrente elttrica facendo avvenire al suo interno reazioni redox; l'elettrolisi è il processo opposto alla pila: la reazione chimica è resa possibile se forniamo energia elettrica (la corrente fa avvenire una reazione chimica che non dovrebbe avvenire). Per creare una pila devo collegare due celle elettrolitiche, le celle elettrolitiche si formano quando un metallo è immerso nel suo sale.
La pila Daniel è costituita da: due celle elettrolitiche (una lamina di zinco e una di rame) immerse nello stesso sale (residuo è lo stesso ) ;le due lamine sono collegate a un filo mettalico che contine una lampadina che si attiverà al passaggio di elettroni;un ponte salino , riempito da una sostanza gelatinosa che chiude il sistema. Dopo che abbiamo collegato tutto dobbiamo analizzare le semicoppie : Zn0/Zn+2 ; Cu0/Cu+2 . Le semi coppie dovrebbero ossidarsi entrambe ma bisogna determinare il più forte,sono stati ricavati i potenziali standard di ogni coppia da dei scienziati che hanno confrontato la coppia H+/H2 e gli hanno dato valore Zero.
Zn0/Zn+2 = -0.76 (si ossida)
Cu0/Cu+2= -0.34 (si riduce)
Formula di reazione = Zn0+Cu+2 -> Cu0+ Zn+2.
Una volta collegato tutto ,lo zinco inizia a perdere elettroni ,la lamina di zinco libera elettroni e pian piano si corrode (perde volume),questi elettroni salgono ed illuminano la lampadina e vanno nell'altra parte dove si legano a Cu e si depositano come rame metallico (la lamina di rame aumenta di spessore) . Affinché il processo vada avanti devo equilibrare le cariche, chi bilancia è il ponte salino,che permette di ricaricare fin quando la lamina di zinco non si esaurisce.
Alla fine dobbiamo vedere se è una pila e si calcola la forza elettromotrice :fem = potenziale elemento che si riduce - potenziale elemento che si ossida.
Fem= 0.34-(-0.74) = 1.10V.
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione principale di una pila in elettrochimica?
- Come funziona la pila Daniel e quali sono i suoi componenti principali?
- Come si calcola la forza elettromotrice (fem) di una pila?
La pila converte energia chimica in energia elettrica attraverso reazioni redox, come descritto nel testo.
La pila Daniel utilizza due celle elettrolitiche con lamine di zinco e rame immerse nello stesso sale, collegate da un filo metallico e un ponte salino, per generare corrente elettrica.
La forza elettromotrice si calcola sottraendo il potenziale dell'elemento che si ossida da quello che si riduce, come illustrato con l'esempio della pila Daniel nel testo.
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