Electrochemistry (ITA)

I.S.I.S. Giulio Natta, Viale Europa 15 - 24125Bergamo - A cura di : Bolzoni Ivan, Ghilardi

Jacopo e Marcolongo Daisy

ElettrochimicaSi occupa dei processi che coinvolgonoil trasferimento degli elettroni.

Si occupa delle trasformazioni chimicheprodotte dal passaggio di elettricità insistemi e della possibilità di produrre oimmagazzinare elettricità con il suo uso.

Si occupa dei processi che coinvolgonoil trasferimento degli elettroni.

Si occupa delle trasformazioni chimicheprodotte dal passaggio di elettricità insistemi e della possibilità di produrre oimmagazzinare elettricità con il suo uso.



Le reazione redoxScambio di elettroni tra i reagenti.

I numeri di ossidazione(NOX)dei reagenti subiscono variazioni.

Scambio di elettroni tra i reagenti.

I numeri di ossidazione(NOX)dei reagenti subiscono variazioni.



Ossidazione: perdita di elettroni dapartedi un reagente. (NOX aumenta)

Riduzione: guadagno di elettroni daparte di un reagente. (NOX diminuisce)



Agente Ossidante: sostanza cheaccetta gli elettroni.

Agente Riducente: sostanza checede gli elettroni.



Agente Ossidante: sostanza cheaccetta gli elettroni.

Agente Riducente: sostanza checede gli elettroni.

celle galvaniche (PILE)REAZIONE REDOX

PRODUZIONE DI ENERGIAELETTRICA

REAZIONE REDOX

PRODUZIONE DI ENERGIAELETTRICA



come è formata una cellaDue compartimenti separati doveavvengono le RXN.

Trasferimento di elettroni tramite uncircuito esterno(ponte salino).

Presenza di un catodo, un anodo.

Due compartimenti separati doveavvengono le RXN.

Trasferimento di elettroni tramite uncircuito esterno(ponte salino).

Presenza di un catodo, un anodo.I.S.I.S. Giulio Natta, Viale Europa 15 - 24125Bergamo - A cura di : Bolzoni Ivan, Ghilardi


catodo e anodo (cella)

Catodo(+): elettrodo con caricapositiva, su cui avviene la riduzione.

Anodo(-):elettrodo con caricanegativa, su cui avvienel’ossidazione.

Catodo(+): elettrodo con caricapositiva, su cui avviene la riduzione.

Anodo(-):elettrodo con caricanegativa, su cui avvienel’ossidazione.





UN ESMPIO di CELLA GALVANICA

PONTE SALINOUna cella funziona solo se le duesemicelle rimangono elettricamenteneutre.

Il ponte salino mantiene le semicelleneutre.

Viene riempito principalmente da KNO3o KCl.

Una cella funziona solo se le duesemicelle rimangono elettricamenteneutre.

Il ponte salino mantiene le semicelleneutre.

Viene riempito principalmente da KNO3o KCl.



Come si muovono gli ioni in unacella

cationi ( ioni+): Si muovono verso ilcatodo.

anioni ( ioni-): Si muovono verso ill’anodo.

cationi ( ioni+): Si muovono verso ilcatodo.

anioni ( ioni-): Si muovono verso ill’anodo.





Le trasformazioni all’anodo e al catodo di una cella galvanica rame-argento

diagramma di celle standard

Rappresenta in modo simbolico quelloche succede nelle due celle.Prima la cella anodica, dopo quellacatodica.

Rappresenta in modo simbolico quelloche succede nelle due celle.Prima la cella anodica, dopo quellacatodica.



Il potenziale di cella

Il potenziale (V) misura la quantità dienergia (J) che può essere liberata perunità di carica (C) quanto la correnteattraversa il circuito.

1V = 1JC-1

Il potenziale (V) misura la quantità dienergia (J) che può essere liberata perunità di carica (C) quanto la correnteattraversa il circuito.

1V = 1JC-1



Potenziale standard E0cella

E’ il potenziale della cella a:Concentrazione 1.00 MTemperatura 25°C ( 293.15 K )Pressione dei gas 1 atm

E’ il potenziale della cella a:Concentrazione 1.00 MTemperatura 25°C ( 293.15 K )Pressione dei gas 1 atm





cella progettata per generare il potenziale standard di cella.

Potenziale di riduzione E0x

Potenziale standard di riduzione di unasemicella.

La semicella con E0 maggiore tenderàad acquistare elettroni da quella conE0 minore.

Potenziale standard di riduzione di unasemicella.

La semicella con E0 maggiore tenderàad acquistare elettroni da quella conE0 minore.



elettrodo standard adidrogeno

Non è possibile misurare il potenzialestandard di riduzione di una semicellaisolata.Si ricorre ad una semicella ad H , con

E0=0,00 V

Non è possibile misurare il potenzialestandard di riduzione di una semicellaisolata.Si ricorre ad una semicella ad H , con

E0=0,00 V





l’elettrodo ad idrogeno e la reazione della semicella

spontaneità di una reazionedi una cella

Una reazione in una cella galvanica èsempre spontanea quando

E0>0

Una reazione in una cella galvanica èsempre spontanea quando

E0>0



EQUAZIONE DI NERNST

Ecella è dipendente dalla concentrazionedella soluzione e dalla sua pressione.

L’equazione di nernst permette dicalcolare il potenziale reale della cella.

Ecella è dipendente dalla concentrazionedella soluzione e dalla sua pressione.

L’equazione di nernst permette dicalcolare il potenziale reale della cella.



POTEnzialestandard

costante dei gas

temperaturaassoluta



Costante difaraday

Numero di moli dielettroni trasferiti

Potenziale realedella cella

quoziente direazione

equazione di nernst

elettrolisi

ENERGIA ELETTRICA

REAZIONE REDOX



ENERGIA ELETTRICA

REAZIONE REDOX

In una cella elettrolitica il catodo ènegativo, l’anodo è positivo.

Gli ioni in entrambe le celle si muovononella stessa direzione.

catodo e anodo si invertononell’elettrolisi

In una cella elettrolitica il catodo ènegativo, l’anodo è positivo.

Gli ioni in entrambe le celle si muovononella stessa direzione.





CELLA ELETTROLITICA

catodo (-): avviene l’ossidazione, glielettroni sono strappati e raggiungonoil catodo rendendolo negativo.

ANODO (+): avviene la riduzione,l’anodo si carica positivamente.

catodo e anodo (elettrolisi)

catodo (-): avviene l’ossidazione, glielettroni sono strappati e raggiungonoil catodo rendendolo negativo.

ANODO (+): avviene la riduzione,l’anodo si carica positivamente.



Potenziale di riduzione E0

nell’eletrolisiIn una cella elettrolitica

Al catodo avverrà la semireazione conpotenziale di riduzione maggiore.

All’anodo la semireazione conpotenziale di riduzione minore.

In una cella elettrolitica

Al catodo avverrà la semireazione conpotenziale di riduzione maggiore.

All’anodo la semireazione conpotenziale di riduzione minore.



la relazione di faradayLa quantità di moli di sostanzatrasformata durante l’elettrolisi èdirettamente proporzionale alla

quantità di elettricità che attraversa lacella elettrolitica.

1 coulomb = 1 ampere x 1 secondo

1C = 1A x s

La quantità di moli di sostanzatrasformata durante l’elettrolisi èdirettamente proporzionale alla

quantità di elettricità che attraversa lacella elettrolitica.

1 coulomb = 1 ampere x 1 secondo

1C = 1A x sI.S.I.S. Giulio Natta, Viale Europa 15 - 24125Bergamo - A cura di : Bolzoni Ivan, Ghilardi


La costante di faraday

Si è determinato sperimentalmente che1 mol di elettroni porta una carica pari9,65 x 104 C; tale quantità è statachiamata costante di Faraday ( F ).

F= 9,65 x 104 C

Si è determinato sperimentalmente che1 mol di elettroni porta una carica pari9,65 x 104 C; tale quantità è statachiamata costante di Faraday ( F ).

F= 9,65 x 104 CI.S.I.S. Giulio Natta, Viale Europa 15 - 24125Bergamo - A cura di : Bolzoni Ivan, Ghilardi


applicazioni pratichedell’elettrochimica

applicazioni pratichedell’elettrochimica



Pila di voltaCapacità di creare corrente elettrica continua

Il potenziale dipende dalle specie utilizzate

Formata da una serie di reagenti in serie noncollegati fisicamente , ma elettricamente.

Formato da 3 dischi di zinco, feltro imbevutod’acqua e rame, posti in successione.

Capacità di creare corrente elettrica continua

Il potenziale dipende dalle specie utilizzate

Formata da una serie di reagenti in serie noncollegati fisicamente , ma elettricamente.

Formato da 3 dischi di zinco, feltro imbevutod’acqua e rame, posti in successione.



Pila di voltaL'ossidoriduzione può essere forzata insenso inverso, aumentando ilpotenziale elettrico.

pile ricaricabili, pile ad autotrazione edelettrolisi

L'ossidoriduzione può essere forzata insenso inverso, aumentando ilpotenziale elettrico.

pile ricaricabili, pile ad autotrazione edelettrolisi





PILA DI VOLTA

PILA DANIELl1836, John Frederic Daniell.

Sfrutta il prototipo di Volta, ma apportamodifiche nella tensione e nell’uso.

REAZIONE REDOX SFRUTTATA:

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) +Cu(s)(∆E° = 1,1 V)

1836, John Frederic Daniell.

Sfrutta il prototipo di Volta, ma apportamodifiche nella tensione e nell’uso.

REAZIONE REDOX SFRUTTATA:

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) +Cu(s)(∆E° = 1,1 V)



composizione PILA DANIELl

Catodo(+):barretta di rame immersain una soluzione CuSO4 1 M.Anodo(-): barretta di zinco, immersain una soluzione di ZnSO4 1 M.Ponte salino: soluzione satura diKNO3.

Catodo(+):barretta di rame immersain una soluzione CuSO4 1 M.Anodo(-): barretta di zinco, immersain una soluzione di ZnSO4 1 M.Ponte salino: soluzione satura diKNO3.





PILA DANIELl

PILA al vanadiobatteria di flusso, con capacità diricaricarsi

il vanadio può esistere in una soluzione in4 stati diversi di ossidazione

un solo elemento elettroattivo anzichédue

batteria di flusso, con capacità diricaricarsi

il vanadio può esistere in una soluzione in4 stati diversi di ossidazione

un solo elemento elettroattivo anzichédue





PILA al vanadio

conversione di energia elettricain energia chimica(elettrolisi)

produzione di idrogeno gassoso

raffinazione dei metalli

sintesi industriale, come quelladell’idrossido di sodio.

produzione di idrogeno gassoso

raffinazione dei metalli

sintesi industriale, come quelladell’idrossido di sodio.





Processo elettrolitico per la sintesi di idrossido di sodio

galvano plasticA(ELETTROLISI)possibili applicazioni:

Copertura con un deposito metallico unoggetto non conduttore.

Riproduzione,di un oggetto non metallico, inmetallo.

Copertura con un deposito metallico su unoggetto metallico.

possibili applicazioni:Copertura con un deposito metallico unoggetto non conduttore.

Riproduzione,di un oggetto non metallico, inmetallo.

Copertura con un deposito metallico su unoggetto metallico.





collezione galvanoplastica al museo di scienze di vienna

Fonti

Informazioni:http://it.wikipedia.org/wiki/Elettrochimicahttp://it.wikipedia.org/wiki/Pila_di_Voltahttp://it.wikiversity.org/wiki/Celle_elettrochimichehttp://it.wikipedia.org/wiki/Galvanoplasticahttps://my.zanichelli.it/risorsedigitaliChimica.blu Dagli equilibri all’elettrochimica

Immagini:https://my.zanichelli.it/risorsedigitalihttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f1/PilaDaniel.svg/729px-PilaDaniel.svg.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/Vanadium_battery.svg/2000pxVanadium_battery.svg.pnghttp://it.wikipedia.org/wiki/File:HgNaOHElectrolysis.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/af/Galvanoplastic%2C_Naturhistorisches_Museum_Wien.jpg/1024pxGalvanoplastic%2C_Naturhistorisches_Museum_Wien.jpg

Font carattere:http://www.dafont.com/it/science-fair.fonthttp://www.dafont.com/it/roboto.fonthttp://www.dafont.com/it/bignoodle-titling.fonthttp://www.dafont.com/it/lane.font

Fonti

Informazioni:http://it.wikipedia.org/wiki/Elettrochimicahttp://it.wikipedia.org/wiki/Pila_di_Voltahttp://it.wikiversity.org/wiki/Celle_elettrochimichehttp://it.wikipedia.org/wiki/Galvanoplasticahttps://my.zanichelli.it/risorsedigitaliChimica.blu Dagli equilibri all’elettrochimica

Immagini:https://my.zanichelli.it/risorsedigitalihttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f1/PilaDaniel.svg/729px-PilaDaniel.svg.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/Vanadium_battery.svg/2000pxVanadium_battery.svg.pnghttp://it.wikipedia.org/wiki/File:HgNaOHElectrolysis.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/af/Galvanoplastic%2C_Naturhistorisches_Museum_Wien.jpg/1024pxGalvanoplastic%2C_Naturhistorisches_Museum_Wien.jpg

Font carattere:http://www.dafont.com/it/science-fair.fonthttp://www.dafont.com/it/roboto.fonthttp://www.dafont.com/it/bignoodle-titling.fonthttp://www.dafont.com/it/lane.font



Electrochemistry (ITA)

Science

Transcript of Electrochemistry (ITA)