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SCARICARE ELETTROCHIMICA PILA

Posted on Author Gronris Posted in Giochi


    Contents
  1. Elettrochimica: descrizione generale
  2. ESERCIZI SULLA f.e.m. DELLE PILE Kps, Keq E ΔG
  3. Pila Daniell
  4. More stuff

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.

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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 prima applicazione si ebbe nei veicoli spaziali con equipaggio, dove l'uso di un combustibile leggero e facilmente disponibile, nonché la produzione di acqua, molto utile, fecero di queste celle a combustibile la soluzione ideale per affrontare il problema energetico. Gli elettrodi di Bacon erano di nichel poroso, con pori di due diverse dimensioni, che permettevano un intimo contatto fra gas ed elettrolita senza ingolfamento dell'elettrodo.

Elettrolisi industriale Il processo elettrochimico industriale impiegato su più vasta scala è l'elettrolisi di una soluzione di cloruro di sodio per produrre cloro e idrossido di sodio.

Questi problemi furono risolti originariamente da Hamilton Y. Castner e Karl Kellner, i quali, nel , elaborarono un processo a due stadi. L'elettrolisi veniva realizzata in una cella con un catodo di mercurio e un anodo di carbone e forniva cloro e amalgama di sodio.

Per evitare l'inquinamento da mercurio dell'ambiente, nel questo processo venne sostituito, soprattutto negli Stati Uniti e in Giappone, con quello a un solo stadio che ha luogo in una cella a diaframma. Questa è divisa in due compartimenti da un diaframma fatto di asbesto impregnato di polimero; in effetti, il diaframma è attaccato al catodo, ragion per cui il compartimento catodico è piccolo e l'NaOH prodotto è estratto attraverso la rete catodica.

Il diaframma non è selettivo, sicché parte degli ioni cloro lo attraversa in direzione del catodo e l'alcali è sempre contaminato da NaCl. Per evitare un'eccessiva contaminazione la reazione non è portata fino a un'elevata concentrazione di NaOH, il che rende necessaria una successiva fase di concentrazione. La cella a membrana rappresenta un ulteriore miglioramento, in quanto il diaframma è rimpiazzato da una membrana selettiva per i cationi o addirittura per il sodio: questo permette la produzione di una concentrazione più elevata di NaOH.

Le membrane sono polimeri perfluorurati con catene laterali che terminano in gruppi solfonici o carbossilici. Le proprietà di queste membrane impongono un limite alle dimensioni delle unità, ma esse sono in via di rapido sviluppo.

Dopo quello per produrre cloro e alcali, il processo elettrochimico industriale impiegato su più vasta scala è l'estrazione dell'alluminio. La scoperta, fatta nel da Charles M. Entrambi gli elettrodi sono di carbonio; il catodo costituisce il fondo della cella, su cui si accumula l'alluminio: in realtà, è quest'ultimo che funziona da catodo effettivo.

L'anodo si consuma man mano che reagisce con l'ossigeno e dev'essere ripristinato continuamente. Altri processi di preparazione di metalli per elettrolisi di sali fusi sono quelli del magnesio, del sodio e del litio. Si è anche cercato di realizzare l'estrazione elettrolitica di metalli come il titanio, ma finora non si è riusciti a mettere a punto un processo in grado di sostituire il vecchio metodo. Anche quantità più piccole di altri metalli sono prodotte elettroliticamente.

Processi simili sono usati per la raffinazione dei metalli rame Cu , nichel Ni , cobalto Co , piombo Pb , zinco Zn in soluzione acquosa e alluminio Al allo stato fuso. Anche alcuni composti organici sono prodotti elettroliticamente.

Elettrochimica: descrizione generale

Molte altre ossidazioni e riduzioni organiche sono ottenute per via elettrolitica su piccola scala industriale. In alcune di esse si usa un sistema intermediario inorganico di ossidoriduzione: è quest'ultimo che, in realtà, reagisce all'elettrodo, mentre la reazione desiderata è completata come processo omogeneo. La natura specifica delle reazioni elettrolitiche, insieme al fatto che altri reagenti possono spesso essere esclusi, le rende adatte alla preparazione di prodotti puri; c'è quindi da aspettarsi un'espansione dell'elettrochimica industriale in questa direzione.

Finitura e lavorazione dei metalli I metodi elettrochimici vengono utilizzati per preparare metalli. La deposizione di un oggetto metallico completo è chiamata elettroformatura ed è usata per produrre lamine sottili, reticelle, tubi o bande senza giunzioni, e oggetti più complessi, come le guide d'onda.

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

Gioielli e medaglie d'argento e d'oro sono formati in questo modo, ma la maggior parte dell'elettroformatura è eseguita con nichel. La quantità di metallo depositata nell'elettroplaccatura è di gran lunga minore di quella depositata nell'elettroformatura. Generalmente, l'applicazione di uno strato sottile serve per ottenere proprietà di superficie migliori, senza un grande aumento dei costi.

Esempi tipici sono la cromatura che, generalmente, consiste nella deposizione di uno strato di cromo molto sottile su uno strato di nichel più spesso e la placcatura in oro di contatti di molti componenti elettronici, di conduttori nelle tavole dei circuiti e di alcuni condensatori.

Per assicurare una buona aderenza, l'elettroplaccatura deve essere effettuata su una superficie pulita e questa sovente è ottenuta elettroliticamente. Spesso, il processo comincia con la deposizione di un monostrato di atomi, seguita da nucleazione e crescita degli strati successivi.

Gli aspetti fondamentali di questi processi sono stati molto studiati e la loro cinetica è stata analizzata in termini di stadi elementari.

Questo tipo di analisi dev'essere fatto in condizioni accuratamente controllate, che sono piuttosto lontane da quelle di un bagno di placcatura pratico, dove l'obiettivo è generalmente quello di formare sull'oggetto un deposito microcristallino uniforme, spesso rifinito con una lucidatura a specchio. La capacità di un bagno di placcatura di formare un deposito uniforme è chiamata potere ricoprente.

Un bagno con buon potere ricoprente darà un deposito uniforme su un oggetto di forma complessa. In linea di principio, una densità di corrente uniforme si ottiene lavorando sulla parte della curva corrente-potenziale che è quasi piatta , dove la densità di corrente è indipendente dal potenziale, cosicché una distribuzione di potenziale complessa su un oggetto, per esempio a spirale, condurrà a un deposito uniforme.

Sebbene questo risultato possa essere ottenuto lavorando in condizioni limitate dalla diffusione, spesso non si ottiene una buona forma di deposito, ma vengono prodotti dendriti o polveri: un maggior successo si consegue con l'uso preliminare di una reazione chimica, come la dissociazione di un complesso.

Frequentemente, si usano complessi cianidrici e allo stesso tempo agenti tensioattivi, allo scopo di modificare le condizioni della deposizione, per adsorbimento sulla superficie.

Di solito, questi tensioattivi sono realizzati empiricamente per ottenere lucentezza, livellamento, compensazione degli sforzi nel deposito e per facilitare la rimozione di idrogeno, che, altrimenti, potrebbe formare bolle aderenti alla superficie. Si tratta, generalmente, di molecole organiche associate a gruppi contenenti zolfo, che le rendono capaci di attaccarsi alla superficie dell'elettrodo. In alcuni casi, le leghe possono essere elettroplaccate controllando attentamente le condizioni del potenziale e la composizione del bagno.

Oggetti non metallici possono essere placcati dopo essere stati rivestiti di un materiale conduttore, come la grafite. Il trattamento anodico di un metallo ha come risultato la formazione di una pellicola protettiva. Sottili pellicole di ossido proteggono metalli come l'alluminio e il cromo, il che spiega la loro stabilità nell'uso quotidiano.

Molti oggetti d'alluminio e di sue leghe sono trattati in questo modo, migliorandone l'aspetto e aumentandone la resistenza alla corrosione. L'esempio più noto è l'arrugginimento del ferro. Sebbene la reazione complessiva possa essere scritta nella forma di una reazione chimica, già Davy si accorse che essa è la somma di due reazioni elettrochimiche, come la reazione in una cella elettrochimica.

In generale, questo fenomeno è noto come corrosione per azione locale. In condizioni di stato stazionario, si stabilisce un potenziale stazionario noto come potenziale misto. Questo concetto fu introdotto contemporaneamente, nel , da Alexander N. Frumkin e da Louis P.

Hammett e Arthur E. Lorch, per spiegare la cinetica di dissoluzione di amalgami di metalli alcalini; fu poi sviluppato, nel , da Carl Wagner e Wilhelm Traud e applicato alle reazioni di corrosione in generale.

Pila Daniell

Questa è la ragione della stabilità dell'alluminio e del magnesio in molti ambienti, a dispetto della loro alta reattività. Il ferro, d'altro canto, è meno reattivo, ma l'ossido ruggine che si forma è normalmente poroso, conduttore e poco aderente, sebbene in certe condizioni possa accrescersi in una forma aderente come una pellicola sottile, rendendo il ferro passivo.

Questa spiegazione fu data da Faraday e, sebbene molto contestata, essa si è rivelata corretta. Il cromo forma una pellicola passiva migliore e la presenza di una piccola quantità di cromo nel ferro con nichel conferisce le sue proprietà protettive all'acciaio inossidabile. L'uso di pellicole protettive passive o di vernice oppure di un altro metallo rame, zinco , è uno dei modi per ritardare o prevenire la corrosione.

Questo e altri tipi di inomogeneità causano corrosione per vaiolatura o corrosione interstiziale. L'uso dello zinco nella galvanizzazione è un modo per combattere questi fenomeni: se avviene la perforazione, lo zinco agisce da anodo di sacrificio, mentre il ferro esposto funge da zona catodica.

Un'alternativa è quella di usare un potenziale più positivo, per formare una pellicola passiva anodicamente. Le condizioni generali per la corrosione possono essere predette su base termodinamica, in quanto questa fornisce informazioni riguardo gli intervalli di potenziale e di composizione dell'ambiente nei quali il metallo è stabile.

More stuff

Queste previsioni furono chiaramente riassunte da Marcel Pourbaix nei diagrammi potenziale-pH, che forniscono un utile punto di partenza per una discussione sulla corrosione, ma, naturalmente, non prendono in considerazione la cinetica delle reazioni; inoltre, le condizioni reali sono generalmente molto più complesse di quelle rappresentate nei diagrammi di Pourbaix.

La tecnica dettagliata della corrosione rimane un fatto sperimentale, necessario per una comprensione teorica del fenomeno.

Bioelettrochimica Molti processi biologici fondamentali possono essere considerati sostanzialmente elettrochimici, poiché implicano trasferimento di carica alle interfacce, sebbene non comportino sempre lo stesso tipo di cambiamento del portatore di carica, tipico delle reazioni discusse sopra.

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. Tale solfatazione è reversibile ed è possibile procedere alla ricarica della batteria se eseguita al termine del processo di scarica, altrimenti, dopo alcuni giorni diventa irreversibile.

La carica della batteria avviene inviando corrente continua in senso opposto a quello di scarica. La corrente provoca sulle piastre le trasformazioni chimiche descritte precedentemente.

Essendo tale valore non utilizzabile nelle applicazioni pratiche, vengono impiegate piùcelle in serie, sommando quindi le singole tensioni. Alcalina : tecnologia di una pila standard più elaborata rispetto alla pila salina.

Le pile alcaline sono utilizzate per ogni tipo di applicazione e durano più a lungo rispetto ad una pila salina. La tensione di una pila alcalina è di 1,5V. Le batterie vengono utilizzate per numerose applicazioni quali computer portatili , smartphone , fotocamera , videocamera.

Inverter : apparecchio che trasforma una tensione continua in ingresso in una alternata in uscita, ad esempio 12V in V.


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