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LA PILA DANIELL

Si tratta di un tipo di pila inventata da John Frederic Daniell nel 1836.

Semicella

Semicella

È una pila elettrochimica che produce energia sfruttando una reazione di ossdiazione-riduzione spontanea tra due semicelle.

e−

e−

Filoconduttore

Lamina diZinco

Ponte salino

Lamina diRame

Sale solubile(Solfato rameico)

Sale solubile(Solfato di Zinco)

(+)

(-)

LA LAMINA DI ZINCO

Il primo elettrodo è costituito da una lamina di zinco. Questa è immersa in una soluzione di solfato di zinco. Lo zinco metallico si ossida e libera elettroni secono la reazione spontanea:

2+

Zn → Zn + 2 e−

(s)

(aq)

Questo elettrodo, su cui ha quindi sede l'ossidazione, prende il nome di anodo e costituisce il polo negativo della pila. La lamina tenderà a consumarsi durante la reazione.

IL FILO CONDUTTORE

Il filo conduttore unisce i due elettrodi permettendone lo scambio di elettroni. Gli elettroni provenienti dall'ossidazione che ha sede nell'anodo raggiungono spontaneamente il secondo elettrodo, costituito dalla lamina di rame.

LA LAMINA DI RAME

Il secondo elettrodo è costituito da una lamina di rame. Questa è immersa in una soluzione di solfato rameico .Gli elettroni arrivano dal filo conduttore e reagiscono con gli ioni Cu presenti in soluzione secondo la reazione spontanea:

2+

2+

Cu + 2 e− → Cu

(s)

(aq)

Avviene la riduzione del rame e il conseguente accrescimento della massa della lamina. Questo elettrodo prende il nome di catodo e costituisce il polo positivo della pila.

LA PRODUZIONE DI ENERGIA

Gli elettroni, spostandosi tra i due elettrodi lungo il filo conduttore, creano corrente elettrica. Questa energia può essere utilizzata, ad esempio, per l'accensione di una lampadina o l'alimentazione di un qualsiasi altro dispositivo elettrico. In realtà, oltre alla produzione di energia elettrica, la pila Daniell può essere utilizzata per immagazzinarla; è infatti possibile, fornendo energia elettrica sufficiente, invertire la reazione redox spontanea.

SOLUZIONE DI SOLFATO DI ZINCO

Si tratta della soluzione in cui è immersa la lamina di zinco, secondo la reazione di ossidazione di quest'ultima:

2+

Zn → Zn + 2 e−

(s)

(aq)

Possiamo notare come venga prodotto un eccesso di ioni Zn che passano in soluzione.

2+

SOLUZIONE DI SOLFATO DI RAME

Si tratta della soluzione in cui è immersa la lamina di rame, secondo la reazione di riduzione qui coinvolta:

2+

Cu + 2 e− → Cu

(s)

(aq)

2+

Possiamo notare come gli ioni Cu tendino ad abbandonare la soluzione lasciando un eccesso di ioni negativi SO .

2-

CuSO → Cu + SO

2+

2-

IL PONTE SALINO

Il ponte salino collega le due soluzioni e può essere costituito da un tubo di vetro contenente una soluzione salina (KCl). Permette il passaggio di ioni tra le due semicelle e ristabilisce l'equilibrio delle due soluzioni. Durante il funzionamento della pila, infatti, nella prima semicella si accumulano ioni positivi, nella seconda il numero di questi diminiusce. Se l'elettroneutralità delle soluzioni non fosse ristabilita dal ponte salino, la pila smetterebbe di funzionare. Gli ioni negativi del ponte salino (Cl-) vengono richiamati nella semicella anodica mentre quelli positivi (K ) in quella catodica.

Soluzione coneccesso di ioni negativi

Soluzione coneccesso di ioni positivi