PILE

PILA DI DANIELL

Nel 1836 il chimico britannico John Frederic Daniell inventò la pila che ancora oggi porta il suo nome sfruttando il prototipo di Alessandro Volta che per primo realizzò un dispositivo in grado di convertire energia chimica in energia elettrica.

La pila Daniell è costituita da due recipienti separati contenenti l’uno una soluzione acquosa di ioni Zn²⁺ come una soluzione di solfato di zinco in cui è immersa una lamina di zinco metallica e l’altro una soluzione acquosa di Cu²⁺ come una soluzione di solfato di rame in cui è immersa una lamina di rame metallico.

Le due soluzioni sono collegate da un ponte salino costituito da solfato di sodio o nitrato di potassio che garantisce il contatto ionico tra le due soluzioni e la loro elettroneutralità.

Collegando le due lamine metalliche con un conduttore in cui è inserito uno strumento di misura dell’intensità di corrente elettrica si osserva un flusso di elettroni dallo zinco al rame.

Dopo un certo periodo la lamina di rame è aumentata di peso mentre quella di zinco si è in parte disciolta nella soluzione.

Nelle due semicelle galvaniche sono avvenute quindi delle reazioni.

Zn → Zn²⁺ + 2 e^–

Cu²⁺ + 2 e^– → Cu

Pertanto la reazione complessiva è:

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

Le pile che oggi si usano sono del tipo a «secco», dette anche Pile Leclanché.

L'apparecchio è composto da un guscio formato da tre strati diversi: quello esterno, in lamierino di latta, ha funzione protettiva; quello intermedio, di plastica, ha funzione isolante; quello interno, di zinco e di forma cilindrica, costituisce il polo negativo. Il cilindro di zinco é riempito con una pasta nerastra, detta elettrolito, composta da sali ammoniacali. Nell'elettrolito é immerso un bastoncino di carbone, che costituisce il polo positivo. Una pila di questo tipo ha una tensione di 1,5 V e viene anche detta pila zinco-carbone. Le pile piatte (4,5 volt) sono formate da tre pile collegate in serie. Recentemente sono state introdotte anche pile a lunga durata (alcaline) con struttura ed elettrolito diverso dalle Leclanché. In una tipica pila alcalina, l'anodo (elettrodo negativo) è in zinco (Zn) mentre il catodo (elettrodo positivo) è in biossido di manganese (MnO2). L'elettrolito, che è una soluzione di idrossido di potassio (KOH), permette la conduzione elettrica all'interno dell'elemento voltaico tramite migrazione di ioni.

PILA MALLORY Un’altra versione di pila a secco è la pila a bottone, o pila Mallory, comunemente utilizzata negli orologi al quarzo e nelle calcolatrici. Viene anche detta pila a mercurio, perché l'elettrodo positivo è costituito da ossido di mercurio. Fornisce una tensione leggermente inferiore alla Leclanché (circa 1,4 V), ma garantisce una corrente costante e una maggiore durata; il suo elettrolita, infatti (idrossido di potassio), corrode lo zinco in misura minore rispetto a quello della pila Leclanché (cloruro di ammonio), con un considerevole aumento della durata.

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