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SCARICARE ELETTROCHIMICA PILA


    Quaderni di Analisi Chimica Strumentale: Elettrochimica (vVII) pag. 1. - quaderni che la pila è scarica e la cella è in condizioni di equilibrio: E = Ecatodo. ELETTROCHIMICA scarica) a un elettrodo è proporzionale alla quantità di elettricità che passa nella cella Celle galvaniche primarie (non ricaricabili): PILE. Celle galvaniche o pile. Processi ossidoriduttivi L'elettrochimica studia l' impiego di energia elettrica per promuovere reazioni non spontanee e Al catodo si scarica per prima la coppia con il potenziale di riduzione meno negativo (più. Una pila è costruita mediante la separazione fisica della reazione chimica nelle La differenza di potenziale prodotta da una cella elettrochimica si chiama voltaggio . Quando la pila si scarica completamente DE=0, questo significa, in altri. Nacque così l'elettrochimica, quella parte della chimica che studia i processi, . rifica durante il normale funzionamento della pila (fase di scarica), collegandola.

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    La presentazione è in caricamento. La pila di Daniell è costituita da una semicella a zinco e da una semicella a rame. Le due semicelle sono collegate elettricamente mediante un ponte salino. La pila Daniell è un dispositivo costituito da: - una lamina di zinco immersa in un becher che contiene una soluzione di solfato di zinco 1M ; - una lamina di rame immersa in un altro becher contenente una soluzione di solfato di rame II 1M ; - un filo metallico, in cui si muovono gli elettroni ceduti dallo zinco, collega le due lamine; - un ponte salino, attraverso il quale migrano gli ioni per chiudere il circuito, mette in contatto le due soluzioni; - un voltmetro inserito nel circuito.

    La pila Daniell è un esempio di cella galvanica costituita da due semicelle connesse elettricamente. Ogni lamina metallica in una semicella è detta elettrodo. La differenza di potenziale è chiamata forza elettromotrice FEM o potenziale di cella ed è misurata in V volt.

    Schema di una semicella standard a idrogeno elettrodo a idrogeno. I valori dei potenziali standard di riduzione permettono di prevedere se una reazione è spontanea. Processo di corrosione del ferro.

    La batteria è economica e ha alta densità di energia grazie all'assenza di immagazzinamento dell'ossidante.

    Elettrochimica e pile: determinare le concentrazioni delle specie ioniche a pila scarica on Vimeo

    La scarica a riposo della pila è trascurabile se è mantenuto il sigillante sulla parete catodica che impedisce il passaggio di O2. In assenza del sigillante l'O2 diffonde facilmente fino a dentro la pila ossidando lo Zn.

    Altro svantaggio è costituito dalla potenza molto ridotta che ne limita l'uso ad apparecchi di piccola dimensione. Svantaggi: bassa capacità utilizzabili solo per piccoli strumenti , funziona male in condizioni di clima secco Pile all'argento[ modifica modifica wikitesto ] Alcune batterie ad argento Inventata e commercializzata negli anni '50 in varie forme e dimensioni, fu utilizzata per tutta la seconda metà del secolo scorso nell' aeronautica militare , civile e spaziale.

    Gli alti costi di realizzazione, dovuti alla presenza dell' argento , l'hanno oggi resa poco competitiva in questi campi, ma sono ancora commercializzate e molto usate batterie da argento di piccole dimensioni, a forma di bottone, per orologi, calcolatrici, macchine fotografiche ed altri oggetti elettronici di piccole dimensioni. La base superiore della batteria è occupata da una lastra metallica inerte che funge da anodo, mentre la base inferiore e la parete laterale sono costituiti da una simile lastra metallica inerte che funziona da catodo.

    All'interno, a contatto con le basi superiore e inferiore della batteria, si trovano due paste gelatinose alcaline a base di idrossido di potassio KOH e contenenti una polvere di zinco Zn e un polvere di ossido di argento Ag2O , rispettivamente.

    ESERCIZI SULLA f.e.m. DELLE PILE Kps, Keq E ΔG

    Queste sono separate da un separatore permeabile agli ioni che, come in tutte le pile, assicura il ristabilimento della neutralità nei due ambienti gelatinosi. La batteria è inoltre piccola e quindi adatta per piccoli apparecchi. La presenza dell'argento la rende tuttavia costosa.

    Usi: Aeronautica militare, civile e spaziale nel secolo scorso e con dimensioni decisamente più grandi di quelle descritte qui ; orologi, calcolatrici, macchine fotografiche, telecamere ed altri oggetti elettrici ed elettronici di piccole dimensioni.

    Svantaggi: bassa capacità utilizzabili solo per piccoli strumenti , costo relativamente alto Pile al mercurio o pile Ruben-Mallory [ modifica modifica wikitesto ] Inventata nel da Samuel Ruben fu utilizzata nel corso della seconda guerra mondiale per applicazioni militari walkie-talkie , apparecchi elettrici e metal detector.

    Fu largamente usata per orologi, calcolatrici, macchine fotografiche, ed altri piccoli oggetti. Fu anche molto utilizzata per applicazioni mediche apparecchi acustici, pacemaker ed altri dispositivi impiantibili per via chirurgica.

    A partire dagli anni '90 in alcuni stati degli USA cominciarono le limitazioni per la fabbricazione di queste batterie a causa del mercurio liquido da esse prodotte, ritenuto dannoso per l'ambiente a causa dello smaltimento improprio delle batterie stesse da parte della popolazione che ne faceva uso.

    Oggi la produzione è vietata in tutti gli Stati Uniti , in tutta Europa ed in molti altri stati occidentali e non. Queste pile, una volta utilizzata ed esaurite, vanno assolutamente gettate negli appositi bidoni per pile esauste, poiché il materiale che le compone, ovvero il mercurio, è altamente tossico e pericoloso, sia per gli esseri umani e animali, sia per l'ambiente.

    Le batterie a bottone al mercurio hanno una costituzione e una chimica molto simili a quelle delle batterie a bottone ad argento. L'unica differenza è la presenza di una polvere di ossido di mercurio HgO a sostituire quella di ossido di Argento Ag2O.

    La semireazione di ossidazione e il suo potenziale sono identiche a quelle viste per la batteria alcalina e ad argento. Svantaggi: bassa capacità utilizzabili solo per piccoli strumenti , alta tossicità Pile al litio[ modifica modifica wikitesto ] Una batteria al litio a bottone Schema di una batteria al litio a bottone avente come catodo MnO2 biossido di manganese Batteria al litio disassemblata.

    Da sinistra a destra: superficie metallica dell'anodo ricoperto internamente da uno strato di litio metallico, separatore poroso, polvere di MnO2, rete metallica conduttrice, superficie metallica del catodo danneggiato durante l'apertura della batteria , anello di plastica sigillante Da non confondere con le batterie ricaricabili agli ioni di litio Li-ion. Inventata e commercializzata nel da varie compagnie americane e giapponesi generalmente in piccola forma ad esempio a bottone , è oggi utilizzata per orologi, macchine fotografiche, calcolatrici, telecomandi auto per chiusura centralizzata, apparati impiantabili per via chirurgica pacemaker, defibrillatori impiantabili, impianti cocleari, sensori di glucosio, ecc.

    La base inferiore della batteria è occupata da una lastra metallica inerte che funge da anodo, mentre la base superiore è costituita da una simile lastra metallica inerte che funziona da catodo.

    Un anello di plastica sigillante tiene unite le due lastre impendendone allo stesso tempo il contatto fisico e quindi il corto circuito. I due ambienti sono divisi da un separatore poroso permeabile agli ioni, ma non a composti solidi. Questo è il motivo per cui la soluzione elettrolita della pila è in solvente organico aprotico.

    Pile a concentrazione, calcolo della f.e.m. e del Kps

    Tuttavia il solvente non è acquoso e i due potenziali sono ignoti e comunque diversi dai valori standard. Gli unici difetti sono i costi elevati, la bassa capacità e l'infiammabilità data dalla presenza di un solvente organico piuttosto che di uno acquoso. Immergendo una piastra positiva ed una negativa, non in contatto tra loro, nella stessa soluzione di acido solforico a densità 1. Figura 2: Due celle con diversa capacità.

    Le due celle hanno la stessa "tensione nominale". La quantità di energia utilizzabile è legata alla quantità di materia attiva delle piastre e alla quantità di acido solforico disponibile. Collegando in serie più celle si ottiene una " batteria di celle ".

    Collegando in serie 3 celle si ottiene una batteria a 6 Volt, mentre collegando in serie 6 celle si ottiene una batteria a 12 Volt. Figura 3: batteria di 6 celle. Durante le fasi di carica e scarica, avvengono le trasformazioni chiarite dalla figura seguente.

    Figura 4: descrizione schematica delle trasformazioni chimiche. Questa trasformazione comporta diminuzione di densità. La scarica comporta la solfatazione delle piastre positive e negative teoria della doppia solfatazione.