Concetti Chiave
- La cella di Daniel utilizza zinco come anodo e idrogeno come catodo, collegati tramite un ponte salino e un elettrodo di platino.
- Il voltometro misura la differenza di potenziale, riflettendo la forza elettromotrice e il movimento degli elettroni dallo zinco all'idrogeno.
- Il potenziale di cella è calcolato come differenza tra il potenziale del catodo e quello dell'anodo, con il potenziale di idrogeno fissato a 0 per riferimento.
- Se il potenziale di riduzione di una sostanza è inferiore a quello dell'idrogeno, questa si comporta come anodo, poiché tende a ossidarsi più facilmente.
- L'ossigeno, con un potenziale di 0,8V, funge da catodo, dimostrando l'importanza di conoscere i potenziali elettrochimici per le reazioni redox.
Funzionamento della cella di Daniel
Si prenda ora in esame una cella di Daniel dove all’anodo si pone lo zinco e al catodo l’idrogeno, collegati attraverso un ponte salino e con il nero di Pt in corrispondenza dell’idrogeno. Utilizzando un voltometro si misura una differenza di potenziale positiva, ciò implica che spontaneamente gli elettroni si muovono dallo zinco all’idrogeno ed è per questo motivo che l’utilizzatore può funzionare. Il voltometro ha permesso di calcolare il potenziale di cella (E)/forza elettromotrice/voltaggio ossia potenziale del catodo-potenziale dell’anodo che indica quanto una reazione di cella spinge gli elettroni lungo il circuito (se E=0 il sistema è ad equilibrio e gli elettroni non vengono più spinti), non permette però di calcolare i potenziali del catodo e dell’anodo è perciò necessario porre arbitrariamente il potenziale di riduzione dell’elettrodo a idrogeno a 0. A questo punto è sufficiente misurare con il voltometro il potenziale di una cella che utilizza come catodo l’elettrodo a idrogeno e come anodo l’elettrodo di cui si vuole testare il potenziale. Se il potenziale di riduzione misurato è minore di quello dell’idrogeno e quindi è minore di 0 la sostanza si comporta da anodo meglio rispetto all’idrogeno perché, tanto è più basso E tanto più le sostanze tendono ad ossidarsi e viceversa. Si potrebbe prendere come potenziale di riferimento quello di ossidazione che presenta uguale valore, ma opposto, tuttavia per convenzione si è scelto quello di riduzione. L’ossigeno ad esempio ha E=0,8V, ciò implica che funge da catodo. All’esame viene chiesto di scrivere una reazione redox sulla
Domande da interrogazione
- Qual è il principio di funzionamento della cella di Daniel?
- Come si calcola il potenziale di cella in una cella di Daniel?
- Cosa indica un potenziale di riduzione minore di 0 in una cella di Daniel?
La cella di Daniel funziona grazie al movimento spontaneo degli elettroni dallo zinco (anodo) all'idrogeno (catodo), generando una differenza di potenziale positiva misurata con un voltometro.
Il potenziale di cella (E) si calcola come la differenza tra il potenziale del catodo e quello dell'anodo. Per convenzione, il potenziale di riduzione dell'elettrodo a idrogeno è fissato a 0, permettendo di misurare il potenziale dell'anodo rispetto a questo riferimento.
Un potenziale di riduzione minore di 0 indica che la sostanza si comporta da anodo rispetto all'idrogeno, suggerendo che tende ad ossidarsi più facilmente; più basso è il valore di E, maggiore è la propensione all'ossidazione.
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