Pilele electrochimice (galvanice)

Pilele electrochimice, numite şi pile galvanice, sunt sisteme în care energia chimică este convertită în energie electrică.

O pilă electrochimică este formată din doi electrozi (două semicelule), care pot fi de exemplu, un electrod de zinc şi unul de cupru (Pila cupru-zinc, sau pila Daniel).

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).

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.

Prin urmare, 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. Funcţionarea pilei se bazează pe diferenţa de caracter electropozitiv a celor două metale.

Pila Cupru-Zinc (Pila Daniel)

În semicelula cuprului (element mai electropozitiv) are loc procesul de oxidare. Electrodul de zinc reprezintă anodul şi borna negativă a pilei.

În semicelula zincului (element mai slab electropozitiv) ale loc procesul de reducere. Electrodul de cupru reprezintă catodul şi borna pozitivă a pilei.

Construită în felul acesta, pila va funcţiona o fracţiune de secundă.

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-, situaţie care blochează procesul de reducere a noi ioni Cu2+.

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.

Pilele electrochimice (galvanice) publicat: 2017-04-15T16:29:18+00:00, actualizat: 2017-04-15T16:29:18+00:00 by Colegiu.info