Batteria a patata

Descrizione

La pila voltaica è realizzata con una patata e due coppie di lamine rame-zinco, chiamati elettrodi. Una cella galvanica genera una differenza di potenziale elettrostatico (ddp) pari a circa 0.85 V. Nelle foto di sopra sono collegate in serie due celle che generano complessivamente una ddp di 1.7 V, in grado di alimentare un termometro digitale.

Una spiegazione semplificata del fenomeno è la seguente. Le patate hanno un elevato contenuto di acqua e, dipendentemente dalla provenienza e dalla coltura, contengono anche sostanze acide quali l'acido citrico, fosforico, malico, tartarico, ossalico, fumarico e succinico, che regolano il suo pH a 5.8 − 6. Tali acidi, parzialmente dissociati, garantiscono la presenza di ioni H+, consentendo il trasferimento di carica tra l'elettrodo di zinco e quello di rame. Altre sostanze ioniche mobili all'interno della patata, nonché la semipermeabilità della sua polpa, fanno sì che essa possa fungere, allo stesso tempo, da ponte salino e separatore, rappresentando così una cella galvanica completa.

Alla superficie dello zinco avviene la reazione di ossidazione:

Zn ⟶ Zn2+ + 2e− 

Alla superfice del rame avviene la reazione di riduzione:

2H+ + 2e−  ⟶  H2

In questo modo, tra gli elettrodi si stabilisce una ddp elettrostatico caratteristica del sistema. Gli elettroni accumulati sull'elettrodo di zinco fluiscono attraverso il circuito esterno e arrivano sull'elettrodo di rame. Le molecole di idrogeno che si formano sulla superficie del rame, con la reazione di riduzione, si disperdono sotto forma di gas.

Sostituendo l'elettrodo di rame con uno di grafite, si ottiene una ddp di 1.1 V.

• Google AI: Principio chimico della batteria a patata

Notizie storiche

La prima pila elettrica capace di produrre artificialmente una corrente elettrica fu realizzata dal chimico e fisico italiano Alessandro Volta (1745-1827) nel 1799. Volta, riprendendo gli studi di Galvani del 1792 sull'elettricità animale, costruì la prima pila elettrica, chiamata, in suo onore, pila voltaica, costituita da un supporto in legno su cui erano infilati (impilati) dischetti alternati di rame e zinco, tra i quali veniva interposto un panno imbevuto di una soluzione acidula. Il primo e l'ultimo dischetto della pila venivano collegati ai fili di rame, tra i quali si veniva a creare una differenza di potenziale elettrostatico.

• Google AI: Sviluppo storico della pila voltaica

Bibliografia & sitografia

• L'elettrochimica: le pile e l'elettrolisi, Zanichelli

• Esperimenti semplici per capire una Terra complessa, Alla carica! Esperimenti sull’elettricità e il magnetismo. Universidad Nacional Autónoma de México, 2022

• WikipediA: 

  • Batteria a limone, https://it.wikipedia.org/wiki/Batteria_a_limone

  • Alessandro Volta, it.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta

• YouTube: Idee della chimica - La pila Daniell, youtu.be/0RWwsqRFEgk