Elettrochimica - Chimica I

Elettrochimica

Una reazione di ossidoriduzione avviene per scambio di elettroni dalla specie che si ossida a quella che si riduce, per contatto diretto tra le specie che prendono parte alla reazione: + ⇌ + 1 2 1 2 ⟶ + ∙.

Reazione anodica e catodica

Reazione anodica (di ossidazione): 1 1 + ∙ ⟶

Reazione catodica (di riduzione): 2 2E.G. 2+

Quando una striscia di zinco (Zn) viene immersa in una soluzione di ioni, lo zinco si ossida cedendo elettroni agli ioni che si riducono a rame metallico, che si deposita sulla lamina di zinco.

Definizione di elettrochimica

L'elettrochimica è la scienza che studia reazioni chimiche al fine di trasformare l’energia chimica in energia elettrica.

Celle elettrochimiche

Le celle elettrochimiche sono sistemi che sfruttano reazioni di ossidoriduzione per produrre energia chimica, per convertirla poi in energia elettrica. Una reazione REDOX può anche avvenire se le specie sono in contenitori diversi messi in contatto elettrico e le cui soluzioni sono unite da una membrana semipermeabile o da un "ponte salino".

Reazioni elettrochimiche

Le reazioni elettrochimiche sono reazioni chimiche in cui, mediante passaggio di elettroni dalla specie che si ossida alla specie che si riduce attraverso un conduttore di I specie, hanno luogo processi di ossido-riduzione.

Caratteristiche

• Le semi reazioni avvengono in zone fisicamente diverse;
• Lo scambio di carica avviene per mezzo di un passaggio di elettroni attraverso un conduttore di I specie;
• Il circuito è chiuso da un conduttore di II specie che permette lo spostamento delle specie reagenti (cariche) alle zone di reazione.

Definizioni

• Conduttore di I specie: un conduttore di elettroni;
• Conduttore di II specie: un elettrolita che si usa per trasferire cariche ioniche (cioè portate da ioni).

L’intensità di corrente "I", è definita come: I = Q/t, dove "Q" è la quantità di carica, misurata in coulomb (C) e "t" è il tempo, misurato in secondi (s). "I" è misurata in ampère (A).

Cella elettrochimica e cella galvanica

Una cella elettrochimica che funziona spontaneamente è detta "cella galvanica" (voltaica) o "pila".

Differenze

• Cella elettrochimica: converte l’energia chimica, proveniente da una reazione spontanea, in energia elettrica;
• Cella elettrolitica: utilizza l’energia elettrica per rendere possibili delle reazioni opposte alla spontaneità.

Pila Daniell

In due contenitori separati vi sono una barretta di zinco (Zn) immersa in una soluzione di (che in soluzione si dissocia in e ) e una barretta di rame (Cu), immersa in una soluzione di (che in soluzione si dissocia in e ).

Le due semireazioni che avvengono sono:

• Ossidazione (anodo): 2+ − ⟶ + 2 (Zn)
• Riduzione (catodo): 2+ − + 2 ⟶ (Cu)

I due contenitori sono collegati attraverso un conduttore di I specie (filo metallico). Lo zinco, ossidandosi, libera due elettroni che, attraversando il circuito esterno, vanno a ridurre gli ioni che si trovano nel secondo contenitore. Quello che, di fatto, succede è che lo zinco si ossida, entrando in soluzione.