1. Ce este pila electrochimică
Pila electrochimică este un sistem în care energia chimică este convertită în energie electrică.
Aceasta mai este numită şi pilă galvanică.
2. Din ce este formată o pilă electrochimică
O pilă electrochimică este formată din doi electrozi (două semicelule).
Să luăm ca exemplu Pila Daniell (pila cupru-zinc). Aceasta conţine:
a) un electrod de zinc;
b) un electrod de cupru.
Electrodul unui metal este ansamblul format dintr-o lamă metalică cufundată într-o soluţie ce conţine ionii metalului respectiv (ex: placă de zinc + soluţie de sulfat de zinc).
3. Cum funţionează pila galvanică
Funcţionarea pilei se bazează pe diferenţa de caracter electropozitiv a celor două metale.
4. Principiul de funcţionare al pilei electrochimice
Atomii de zinc cedează mai uşor electroni (se oxidează) decât atomii de cupru şi trec în soluţie ca ioni de Zn2+.
Electronii cedaţi se acumulează pe placa de zinc, de unde migrează, prin firul conductor, pe placa de cupru.
Ionii Cu2+ au tendinţa de a acepta electroni (de a se reduce) mai accentuată decât ionii Zn2+.
De aceea, electronii de pe placa metalică vor fi acceptaţi de ionii Cu2+, care trec în atomii de cupru şi se fixează pe placa de cupru.
5. Pila electrochimică – Oxidare şi reducere
În semicelula zincului, element mai electropozitiv, are loc procesul de oxidare.
Electrodul de zinc reprezintă anodul şi borna negativă a pilei.
În semicelula cuprului, element mai slab electropozitiv, ale loc procesul de reducere.
Electrodul de cupru reprezintă catodul şi borna pozitivă a pilei.
6. Generarea curentului electric continuu
Electronii cedaţi în procesul de oxidare a atomilor de zinc de pe placa de zinc trec, prin circuitul exterior, spre placa de cupru, de unde sunt preluaţi în procesul de reducere a ionilor Cu2+.
Astfel, în circuitul exterior se generează un curent electric continuu.
Construită în felul acesta, pila va funcţiona o fracţiune de secundă.
7. De ce se blochează pila electrochimică
În urma procesului de oxidare, soluţia din jurul zincului metalic nu mai este neutră.
În soluţie vor fi mai mulţi ioni Zn2+, decât ioni SO42-, situaţie care împiedică trecerea a noi ioni Zn2+ în soluţie şi blochează funcţionarea pilei.
În semicelula cuprului, în soluţie vor exista mai puţini ioni Cu2+ decât ioni SO42-.
Această situaţie blochează procesul de reducere a noi ioni Cu2+.
8. Cum se asigură continuitatea pilei electrochimice
Pentru asigurarea continuă a neutralitaţii soluţiilor din cele 2 semicelule, se introduce puntea de sare care face legătura între cele 2 soluţii, prin intermediul ionilor.
Anionii din puntea de sare migrează spre semicelula anodului, iar cationii din puntea de sare migrează spre semicelula catodului.
Diafragma nu permite amestecarea soluţiilor (sulfat de zinc şi sulfat de cupru), dar permite trecerea ionilor de SO42- în timpul funcţionării pilei.
9. Când a fost inventată pila electrochimică
Pila electrică de curent continuu a fost inventată în anul 1836 de către chimistul britanic John Frederic Daniell.
Celula galvanică Daniell a reprezentat o îmbunătățire considerabilă asupra tehnologiei primilor ani ai bateriei electrice dezvoltate de Alessandro Volta ca pilă voltaică.
Generarea curentului electric continuu în pila electrochimică
Pila Cupru-Zinc (Pila Daniell)
