Progetto:“Sperimento e… mi Oriento” Sportello scientifico per docenti e alunni della scuola primaria e secondaria di 1° grado

Referenti: prof.sse Cinzia Lattanzi Gigliola TrapassoIPIA E.Rosa Sarnano

a.s. 2009/2010

presenta

le classi 3^A/3^B dell’Istituto Comprensivo di San Ginesio MC

in “Il flusso di elettroni e la Pila Daniell”

Il flusso di elettroni e la Pila Daniell

Obiettivo: dimostrare la produzione di corrente elettrica dalle reazioni chimiche.

Materiale occorrente • Voltmetro;• Soluzione di solfato di rame

(CuSO4) 1 M;• Solfato di zinco (ZnSO4) 1 M;• 2 beckers;• Lamina di zinco;• Lamina di rame;• Soluzione di solfato di sodio

(Na2SO4) per il ponte salino;• Cavi elettrici;• Carta da filtro;

Procedimento

• Parte 1^: Osserviamo il flusso di elettroni

• Immergere la lamina di zinco nella soluzione di CuSO4: osservare il deposito del rame sulla lamina di zinco, la soluzione di CuSO4, (azzurra) con il passare del tempo, si decolora a dimostrazione che gli ioni Cu++ si depositano sulla lamina come Cu (contemporaneamente la lamina di Zn diminuisce la sua massa perché Zn passa in soluzione come Zn++).

• Parte 2^: Produzione di corrente elettrica

• Mettere le due specie chimiche (ossidante e riducente) in due becker separati e collegare con un conduttore;

• Becker n. 1 (soluzione di ZnSO4:: Zn++ e SO4--) con lamina di Zinco (semielemento Zn++/Zn);

• Becker n.2 (soluzione di CuSO4: Cu++ e SO4--) con lamina di Rame (semielemento Cu++/Cu) ;

• Ponte salino: striscia di carta imbevuta di Na2SO4,, solfato di sodio (soluzione con ioni Na+ e SO4--);

• Collegare le due lamine con filo metallico al misuratore di corrente o lampadina.

Osservazioni e disegno• Il voltmetro segna il passaggio di corrente (circa 1.1 volt);• La lamina di Cu si ingrossa (Cu++ + 2 e Cu);• La lamina di Zn si consuma (Zn Zn++ + 2 e).• La soluzione blu di CuSO4 con il tempo diventa più chiara (il colore blu è

dato dagli ioni Cu++).

Spiegazione dei fenomeni osservati• Lo zinco lascia sulla lamina 2e-, diventa Zn++ e passa in soluzione. La lamina

si carica negativamente e funziona da ANODO (polo negativo). Gli elettroni liberati dallo zinco sull’elettrodo, attraverso il conduttore, passano nell’elettrodo di rame e vengono catturati dagli ioni Cu++. Gli elettroni catturati riducono Cu++ in rame metallico (Cu), che si deposita sull’elettrodo. La lamina di rame funziona da CATODO (polo positivo).

• Sfruttando quindi una reazione di ossidoriduzione spontanea si riesce a trasformare energia chimica in energia elettrica.

Il ponte salino: Durante il funzionamento della pila, si ha un arricchimento di ioni Zn2+ nella zona anodica e un impoverimento di ioni Cu2+ nella zona catodica. All’anodo, l’eccesso di cariche positive nella soluzione impedirebbe altre trasformazioni di atomi di zinco in ioni Zn2+. Al catodo, la carenza di cariche positive impedirebbe l’ulteriore trasformazione di ioni Cu2+ in Cu. Il ponte salino, un tubo di vetro o di carta assorbente riempito di una soluzione di solfato di sodio (Na2SO4), con i suoi ioni neutralizza le cariche che si vanno accumulando nelle due semicelle. Gli anioni SO4--si sposteranno verso l’anodo per bilanciare la carica positiva che qui si produce, mentre gli ioni Na+ si sposteranno verso il catodo per bilanciare l’eccesso di ioni negativi che si vanno accumulando. Inoltre il ponte salino ha lo scopo di collegare le due soluzioni, cioè di “chiudere” il circuito.

Si ringrazia per l’attenzione.

IPIA E. Rosa Sarnano MC

Indirizzo Chimico – Biologico