PileVolta Grenet Bunsenin serie e in paralleloa colonna , a tazze

Serie potenziali redox

Effetto seebeck

Elettrodo di zinco

Soluzione di solfato di zinco

Zn

Zn++ SO4--

Lo zinco si ossida immettendo ioni Zn++ nellasoluzione e trattenendo elettroni:gli ioni Zn++richiamati dalla laminetta diventata negativa

si riducono acquistando elettroni ,con unprocesso reversibile :all’equilibrio permane

una carica negativa sullo zinco

Zn° <<<>>> (Zn++ ) + 2e

ee

ee

e

Semipila Zinco / ioni zinco

Elettrodo di rame

Soluzione di solfato di rame

Cu

Cu++ SO4--

Il rame si ossida immettendo ioni Cu++ nellasoluzione e trattenendo elettroni:gli ioni Cu++richiamati dalla laminetta diventata negativa

si riducono acquistando elettroni ,con unprocesso reversibile :all’equilibrio permane

una carica negativa sul rame

Cu° <<<>>> (Cu++ ) + 2e

ee

e

Semipila rame / ioni rame

Elettrodo di zinco

Soluzione di solfato di zinco

Zn

Zn++ SO4--

ee

ee

e

Elettrodo di rame

Soluzione di solfato di rame

Cu

Cu++ SO4--

ee

e

galvanometro

Lo zinco risulta più negativo del rame:collegando le due semicelle con unconduttore nel quale è inserito un galvanometro , si osserva uno spostamento

di elettroni dallo zinco verso il rame, e di ioni solfato in senso opposto con uso di sifone e soluzione salina

elettroni

SO4--

Elettrodo di zinco

Zn

Zn++ SO4--

ee

ee

e

Elettrodo di rame

Cu

Cu++ SO4--

ee

e

galvanometro

elettroni

SO4--

Diminuendo gli elettroni nella semicella dello zinco, riprende la trasformazione dello zinco in ione zinco;

nella semicella con il rame l’arrivo di elettroni fariprendere la trasformazione di ioni rame in rame neutro :

equilibrio dinamico

Elettrodo di zincopolo negativo-anodo

Zn

Zn++ SO4--

ee

ee

e

Elettrodo di ramepolo positivo-catodo

Cu

Cu++ SO4--

ee

e

galvanometro

elettroni

SO4--

Anodo, ossidazione Zn ° - 2e > Zn++

catodo, riduzione (Cu++) + 2e > Cu°

Pila:ossidoriduzione Zn° + Cu++ > (Zn++) + Cu°

Pila voltaica :zico-rame

Zn++ SO4-- Cu++ SO4--

Anodo:negativo:ossidazione Catodo:positivo:riduzione

Zn° > (Zn++) + 2e- (Cu++) + 2e- > Cu°

Pila voltaica :zico-rame

Zn++ SO4-- Cu++ SO4--

Anodo:negativo:ossidazione Catodo:positivo:riduzioneZn° > (Zn++) + 2e- (Cu++) + 2e- > Cu°

Polo negativo, zinco, anodo, ossidazionePolo positivo, rame, catodo, riduzione

Lo zinco neutro passa in soluzione come ione zinco lasciando elettronisulla lamina che diventa negativa:ossidazione Zn° > (Zn++) + 2e-

Gli elettroni migrano attraverso il circuito esterno (lampada si accende)e passano alla lamina di rame

Ioni rame acquistano elettroni e si riducono a rame metallico neutro Cu°che si deposita :riduzione (Cu++) + 2e- > Cu°

Ioni solfato SO4– migrano verso la cella anodica per compensarela carica positiva in eccesso dovuta a Zn++

Durante il funzionamento la lamina di zinco si assotiglia e quelladi rame si ingrossa (rame poroso)

Zn° + Cu++ >>>> (Zn++) + Cu° ossidoriduzione

Semicella con rame e solfato

di rame

Semicella con zinco e solfato

di zinco

Pila zinco/rame

sifone

tester

Non attivaperché manca

soluzione

Pila Bunsen

Cilindro di zinco in soluzionedi acido solforico

Vaso poroso con barra di carbone di storta in acido nitrico

Potenziale 1.96 volt circa

Serie potenziali di riduzione (E°)

Zinco -0.76 Zn++ > Zn°

Piombo -0.13 Pb++ > Pb°

Idrogeno 0.0 2H+ > H2°

Rame 0.34 Cu++ > Cu°

Costruendo pile che hanno come elettrodo l’idrogeno e un altro elementosi possono misurare i potenziali generati in ogni coppia H / X

e riportarli in una tabellaValori negativi assegnati se elemento si ossida rispetto a idrogenoValori positivi assegnati se elemento si riduce rispetto a idrogeno

Zn/Zn++ // 2H+/H2 -0.76

Pb/Pb++ // 2H+/H2 -0.13

H2/2H+ // Cu++/Cu +0.34

Schema pila : coppia riducente // coppia ossidante

Consultando la serie dei potenziali di riduzione è possibilericonoscere la polarità di una pila in funzione della coppia di

elementi costituenti e calcolarne la tensione

Si pone come polo negativo (anodo) l’elemento che precede nella serie(si ossida)

e come polo positivo (catodo) l’elemento che segue nella serie (si riduce)

La tensione (DE) si calcola con la formulaE° polo positivo – E° polo negativo

Pila E° E° anodo catodo tensione

Zn / H -0.76 0 Zn H 0- (-0.76) =0.76

Zn /Pb -0.76 -0.13 Zn Pb -0.13 –(-0.76) = 0.63

Zn/Cu -0.76 +0.34 Zn Cu +0.34 – (-0.76) = 1.0

Pb/Cu -0-13 +.0.34 Pb Cu +.0.34 – (-0.13) =0.47

Pila Zinco / ramecon celle separatee sifone con soluzionesalina

Zn Cu

0.34 – (0.76) = 1 volt

Pila Zinco / ramecon celle separatee sifone con soluzionesalina

Zn Cu

Poli errati :nessuna tensioneago deviato a sinistra

Pila Zinco / rame

A dischi

zinco

rame

0.34 – (-0.76)= 1 volt

Pila Zinco / rame

0.34 – (-0.76) = 1 volt

Zn Cu

Due elementi in seriepila a tazze Zn / Cu

ZnZn CuCu

Tensione = 2 volt

PbZn

Pila Zinco / Piombo : 0.63 volt

-0.13 – (-0.76)= 0.63 Volt

Pila piombo / rame

Pb Cu

0.47 volt

0.34 – (-0.13)= 0.47 volt

Due elementi pila a colonna Zn / Cu

voltmetro

Due Volt di tensione

carbone

Zinco(-)

Tensione 1.5 volt

Pila Grenet

Zinco (negativo) e carbone di storta

Tensione 1.5 volt

Pila Grenet

Pila a colonnadisco di zincopanno con soluzione H2SO4disco di rame

disco di zincopanno con soluzione H2SO4disco di rame

disco di zincopanno con soluzione H2SO4disco di rame

utilizzatore

Pile in serie :tensione totale = somma singole tensioni

V = V1 + V2 +V3 + Vn

V1=1 volt

V = 5*V1= 5 volt

Pile in serie :tensione totale = somma singole tensioni

Pile in paralleo :tensione totale tensione singola pila: V= V1

V

V

V1 = 1 volt V = 1 volt

Seebeck : effetto termoelettico

rame

argentana

calore

Riscaldando una estremita si genera una corrente elettricache fa deviare l’ago magnetico

ago

zinco

rame

calore

rame

argentana

calore