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SCARICA PILA GALVANICA

Posted on Author Vudoshura Posted in Ufficio


    chiama cella galvanica o pila, i due recipienti con tutto quello che contengono si chiamano semicelle e le due barrette metalliche si chiamano elettrodi: spesso. Le pile a concentrazione sono pile in grado di erogare corrente elettrica sfruttando due semicelle galvaniche contenenti la medesima specie chimica a due. Le celle galvaniche dette anche pile sono dispositivi capaci di sfruttare reazioni di ossido-riduzione spontanee per trasformare energia chimica di legame in. Una cella galvanica (o catena galvanica o cella voltaica), In elettrochimica, è una particolare da più celle galvaniche poste in serie: un esempio in tal senso è la pila di Volta). . Crea un libro · Scarica come PDF · Versione stampabile.

    Nome: pila galvanica
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    Posted By Chimicamo on 28 Feb Consideriamo una cella voltaica costituita da due elettrodi a idrogeno. Nelle pile a concentrazione le soluzioni acquose delle due semicelle contengono la medesima sostanza in diversa concentrazione ionica.

    In una pila a concentrazione la variazione spontanea si verifica sempre nella direzione che produce una soluzione più diluita. Per una generica pila a concentrazione la f. Quindi la f.

    Questo porta a problemi di perdita del contenuto interno. Sono più economiche di queste ultime e restano ancora oggi reperibili sul mercato. Furono inventate negli anni cinquanta del ' da un ingegnere canadese, Lewis Urry, e sono l'evoluzione delle pile a secco zinco-carbone. L'ossidante e il riducente sono ancora biossido di manganese MnO 2 e zinco metallico Zn , ma lo Zn non forma più il contenitore esterno essendo inserito in forma di polvere attorno ad una barra metallica inerte anodo.

    MnO 2 è anch'esso una polvere a contatto con il contenitore esterno metallico e inerte catodo. Le due polveri di Zn e MnO 2 sono immerse in una pasta gelatinosa, alcalina appunto, di idrossido di potassio KOH come elettrolita e sono separate da un separatore che fa passare ioni, ma non le due sostanze solide polverizzate.

    L'estremità della barra di metallo che funge da anodo è a contatto con un dischetto di metallo sulla base inferiore del cilindro della pila, estendendo quindi la funzione anodica a tutto il dischetto. Quest'ultimo è separato dal contenitore esterno catodico di metallo da un sigillante di plastica non conduttore che evita il corto circuito.

    La semireazione di riduzione avviene sulla superficie metallica catodica inerte e coinvolge il biossido di manganese. La stechiometria della semireazione di riduzione non è esattamente nota ed è probabilmente costituita da più reazioni parallele. Una reazione rappresentativa è la seguente:. Inoltre Zn e MnO 2 non sono adesso a contatto divisi dal separatore e quindi non reagiscono tra di loro quando la pila è a riposo non si scarica a riposo. Infine non c'è consumo del contenitore della pila e quindi non ci sono perdite.

    Pila (elettrotecnica)

    La pila alcalina ha permesso quindi il superamento di tutti i limiti della pila zinco-carbone, sostituendola gradualmente sul mercato.

    L'unico svantaggio è il maggior costo. Furono poi perfezionate e ridotte di volume negli anni ' Oggi le più comuni batterie zinco-aria hanno la dimensione e forma di un bottone e sono utilizzate per apparecchi acustici da applicare all' orecchio dei non udenti , per misuratori di telemetria cardiaci ed altri apparecchi medici.

    Trovano applicazioni anche per telecamere ed altri oggetti. La parete laterale interna e la base superiore della batteria sono occupati da una lastra metallica inerte che funge da anodo. Questa racchiude una pasta gelatinosa umida alcalina a base di KOH e contenente polvere di zinco. La parete laterale esterna e la base inferiore della batteria costituiscono un'altra lastra metallica inerte che funziona da catodo e che è separata dalla prima grazie a un sigillante di plastica non conduttore che evita il corto circuito.

    La lastra metallica catodica è forata a livello della base inferiore per far passare l'ossigeno dell'aria O 2 e sopra di essa è adagiata una carta da filtro e poi ancora un foglio di teflon , entrambi permeabili all'O 2. Ancora sopra è presente un sottile strato di materiale, tenuto insieme da una rete e imbevuto dello stesso gel alcalino a base di KOH, in grado di catalizzare accelerare la decomposizione dell'O 2.

    Tale gel alcalino è separato da quello contenente la polvere di zinco grazie ad un separatore permeabile agli ioni. Sulla superficie interna della lastra anodica avviene la semireazione di ossidazione, identici nella stechiometria e nel potenziale E a quelli già descritti in precedenza per la batteria alcalina, ovvero:.

    La semireazione di riduzione avviene grazie al passaggio dell'O 2 dell'aria attraverso i fori della lastra catodica, la carta da filtro e il teflon, fino a raggiungere la massa catalizzatrice:. La reazione di ossidoriduzione completa è: [13]. La batteria è economica e ha alta densità di energia grazie all'assenza di immagazzinamento dell'ossidante. La scarica a riposo della pila è trascurabile se è mantenuto il sigillante sulla parete catodica che impedisce il passaggio di O 2.

    In assenza del sigillante l'O 2 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.

    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 Ag 2 O , rispettivamente. Queste sono separate da un separatore permeabile agli ioni che, come in tutte le pile, assicura il ristabilimento della neutralità nei due ambienti gelatinosi.

    Sulla superficie interna della lastra anodica avviene la semireazione di ossidazione, identici nella stechiometria e nel potenziale E a quelli già descritti per la batteria alcalina vedi sopra , ovvero:. La batteria è inoltre piccola e quindi adatta per piccoli apparecchi. La presenza dell'argento la rende tuttavia costosa.

    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 Ag 2 O. Sulla superficie interna della lastra catodica avviene la semireazione di riduzione:. La semireazione di ossidazione e il suo potenziale sono identiche a quelle viste per la batteria alcalina e ad argento.

    La reazione redox completa è:.

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    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.

    Al catodo avviene la semireazione di riduzione:. Tuttavia il solvente non è acquoso e i due potenziali sono ignoti e comunque diversi dai valori standard.

    Le reazione redox completa è quindi:. La batteria al litio ha comportato una vera e propria rivoluzione nel campo delle batterie che si è allargata anche alle pile secondarie ricaricabili o accumulatori al litio. 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. Inerentemente alla classificazione scientifica tra pila ed accumulatore o batteria , si vedano le definizioni date all'inizio della presente trattazione.

    Un "pacco batteria" talvolta chiamato semplicemente "batteria" è un dispositivo costituito da diverse celle elettrochimiche distinte l'una dall'altra le quali possono essere utilizzate anche singolarmente , utilizzate per convertire l' energia chimica accumulata in energia elettrica. Queste vengono collegate in serie in modo che le tensioni dei singoli elementi si sommino. Come originale dimostrazione scientifica, è possibile inserire due elettrodi fatti di metalli differenti in un limone , [14] una patata , un bicchiere contenente una bibita, ecc.

    Nel è stata resa nota l'innovazione di utilizzare la patata bollita scoperta da un team israeliano invece di quella cruda e questo consente di aumentare di 10 volte l'energia ricavabile grazie alla corrispondente diminuzione della resistenza interna dell'elettrolita. Le pile a patata bollita è stato calcolato che vengono a costare e forniscono un'energia da 5 a 50 volte più economica di quelle tradizionali e sono quindi molto adatte per progetti nei paesi più poveri.

    Ovviamente tali patate non saranno più commestibili, vista la tossicità dovuta all'assorbimento di sali organici di rame e zinco.

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

    Questo è un processo che porta alla formazione di solfato di piombo sulle piastre e durante la carica questo viene convertito in diossido di piombo piastra positiva e piombo puro piastra negativa. La ripetizione di questo processo porta come risultato una superficie microscopicamente ruvida, con una ben più grande superficie esposta. I collegamenti in parallelo anche senza inconvenienti risentono del potenziale problema legato allo scaricarsi più velocemente di una cella rispetto a quella vicina, che porta la corrente a circolare dalla cella carica a quella scarica, sprecando in tal modo energia.

    Le batterie di flusso sono una classe speciale di batterie dove quantità addizionali di elettrolita sono conservate fuori dalla cella galvanica principale e vengono fatte circolare all'interno di essa tramite pompe o sfruttando la forza di gravità.

    Le batterie di flusso possono avere una capacità estremamente grande e sono usate in applicazioni navali, mentre stanno guadagnando popolarità nell'ambito di applicazioni riguardanti lo stoccaggio dell'energia.

    Le batterie di flusso zinco-bromo e le batterie redox al vanadio sono tipici esempi di batterie di flusso commercialmente disponibili. Batterie sia monouso sia ricaricabili sono in commercio in varie dimensioni standard, in modo tale che lo stesso tipo di batteria possa essere utilizzata per svariate applicazioni, non sussistono problemi di compatibilità tra batterie dello stesso tipo. Tra i tipi maggiormente usati per dispositivi portatili includono la serie A , tra cui AA e AAA , comunemente dette "stilo" e "mini stilo"; C o "mezza torcia"; D o "torcia"; PP3 o "9 volt" comune nelle radioline; 4,5 volt, di dimensioni relativamente grandi; varie dimensioni di pile a bottone, e altri tipi specializzati.

    A titolo di esempio, alcune capacità di batterie primarie Energizer sono presenti in Energizer Technical Information mentre in Electric Current from a 1.

    Per ottenere l'energia in wattora è necessario moltiplicare la capacità in Ah per la tensione nominale. In realtà la capacità reale è molto dipendente dal tasso di scaricamento, decrescendo con l'aumentare della corrente richiesta.

    Una pila si scarica quando queste reazioni chimiche raggiungono lo stato di equilibrio. Generalmente le pile sono considerate come sistemi ad alta densità energetica e a bassa potenza , contrariamente ai supercondensatori. Nelle pile le reazioni chimiche interne sono irreversibili, ossia non è possibile invertire la reazione semplicemente fornendo energia alla pila; quindi quando i reagenti della pila si trasformano completamente nei prodotti finali, essa si scarica definitivamente divenendo inutilizzabile.

    Segue la tipologia delle batterie primarie che si possono trovare in commercio:. La pila zinco-carbone ha forma cilindrica ed è costituita da un anodo di zinco metallico che occupa la base inferiore e la superficie del cilindro, fungendo quindi anche da contenitore.

    All'interno troviamo una pasta gelatinosa di biossido di manganese e cloruro di ammonio , misti ad una polvere di carbone. Il catodo è costituito da una barretta di grafite , immersa in questa pasta e la cui sommità, ricoperta da un cappuccio metallico, sporge sulla base superiore del cilindro.

    Una plastica sigillante divide il cappuccio metallico dal contenitore di zinco, in modo da evitare il corto circuito tra anodo e catodo. La semireazione di riduzione avviene sulla superficie del catodo di grafite e coinvolge il biossido di manganese.

    La stechiometria della reazione di riduzione non è esattamente nota ed è probabilmente costituita da più reazioni parallele. Reazioni rappresentative sono le seguenti:. La barra di grafite e la polvere di carbone non partecipano alla reazione e servono solo per facilitare la conduzione degli elettroni.

    Zn e MnO 2 sono entrambi solidi per cui, non avendo la pila un vero e proprio ponte salino, sono fisicamente a contatto e reagiscono all'interno della pila anche se lentamente.

    I potenziali di riduzione all'anodo e catodo E sono difficili da calcolare sia perché sono instabili a causa delle variazioni delle specie ioniche coinvolte nelle due semireazioni secondo l'equazione di Nernst E dipende dalla concentrazioni molari delle specie ioniche coinvolte nella semireazioni , sia perché sono diverse le semireazioni di riduzione al catodo.

    In ogni caso la differenza di potenziale d. La pila zinco-carbone ha numerosi svantaggi: il contatto fisico Zn e MnO 2 e l'ambiente acido della pila non impediscono la reazione di ossidoriduzione anche a riposo, rendendo relativamente elevato il processo di scarica a riposo. In altre parole la pila ha facilità a scaricarsi.

    Un problema aggiuntivo è dato dall'assottigliamento della parete di zinco della pila a causa della semireazione di ossidazione. Questo porta a problemi di perdita del contenuto interno. Sono più economiche di queste ultime e restano ancora oggi reperibili sul mercato. Furono inventate negli anni cinquanta del ' da un ingegnere canadese, Lewis Urry, e sono l'evoluzione delle pile a secco zinco-carbone. L'ossidante e il riducente sono ancora biossido di manganese MnO 2 e zinco metallico Zn , ma lo Zn non forma più il contenitore esterno essendo inserito in forma di polvere attorno ad una barra metallica inerte anodo.

    MnO 2 è anch'esso una polvere a contatto con il contenitore esterno metallico e inerte catodo.

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    Le due polveri di Zn e MnO 2 sono immerse in una pasta gelatinosa, alcalina appunto, di idrossido di potassio KOH come elettrolita e sono separate da un separatore che fa passare ioni, ma non le due sostanze solide polverizzate. L'estremità della barra di metallo che funge da anodo è a contatto con un dischetto di metallo sulla base inferiore del cilindro della pila, estendendo quindi la funzione anodica a tutto il dischetto.

    Quest'ultimo è separato dal contenitore esterno catodico di metallo da un sigillante di plastica non conduttore che evita il corto circuito. La semireazione di riduzione avviene sulla superficie metallica catodica inerte e coinvolge il biossido di manganese. La stechiometria della semireazione di riduzione non è esattamente nota ed è probabilmente costituita da più reazioni parallele. Una reazione rappresentativa è la seguente:. Inoltre Zn e MnO 2 non sono adesso a contatto divisi dal separatore e quindi non reagiscono tra di loro quando la pila è a riposo non si scarica a riposo.

    Infine non c'è consumo del contenitore della pila e quindi non ci sono perdite. La pila alcalina ha permesso quindi il superamento di tutti i limiti della pila zinco-carbone, sostituendola gradualmente sul mercato. L'unico svantaggio è il maggior costo. Furono poi perfezionate e ridotte di volume negli anni ' Oggi le più comuni batterie zinco-aria hanno la dimensione e forma di un bottone e sono utilizzate per apparecchi acustici da applicare all' orecchio dei non udenti , per misuratori di telemetria cardiaci ed altri apparecchi medici.

    Trovano applicazioni anche per telecamere ed altri oggetti. La parete laterale interna e la base superiore della batteria sono occupati da una lastra metallica inerte che funge da anodo. Questa racchiude una pasta gelatinosa umida alcalina a base di KOH e contenente polvere di zinco.

    La parete laterale esterna e la base inferiore della batteria costituiscono un'altra lastra metallica inerte che funziona da catodo e che è separata dalla prima grazie a un sigillante di plastica non conduttore che evita il corto circuito.

    La lastra metallica catodica è forata a livello della base inferiore per far passare l'ossigeno dell'aria O 2 e sopra di essa è adagiata una carta da filtro e poi ancora un foglio di teflon , entrambi permeabili all'O 2. Ancora sopra è presente un sottile strato di materiale, tenuto insieme da una rete e imbevuto dello stesso gel alcalino a base di KOH, in grado di catalizzare accelerare la decomposizione dell'O 2.

    Tale gel alcalino è separato da quello contenente la polvere di zinco grazie ad un separatore permeabile agli ioni. Sulla superficie interna della lastra anodica avviene la semireazione di ossidazione, identici nella stechiometria e nel potenziale E a quelli già descritti in precedenza per la batteria alcalina, ovvero:. La semireazione di riduzione avviene grazie al passaggio dell'O 2 dell'aria attraverso i fori della lastra catodica, la carta da filtro e il teflon, fino a raggiungere la massa catalizzatrice:.

    La reazione di ossidoriduzione completa è: [13]. La batteria è economica e ha alta densità di energia grazie all'assenza di immagazzinamento dell'ossidante.

    La scarica a riposo della pila è trascurabile se è mantenuto il sigillante sulla parete catodica che impedisce il passaggio di O 2. In assenza del sigillante l'O 2 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. 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 Ag 2 O , rispettivamente.

    Queste sono separate da un separatore permeabile agli ioni che, come in tutte le pile, assicura il ristabilimento della neutralità nei due ambienti gelatinosi.

    Sulla superficie interna della lastra anodica avviene la semireazione di ossidazione, identici nella stechiometria e nel potenziale E a quelli già descritti per la batteria alcalina vedi sopra , ovvero:. La batteria è inoltre piccola e quindi adatta per piccoli apparecchi. La presenza dell'argento la rende tuttavia costosa. 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 Ag 2 O.

    Sulla superficie interna della lastra catodica avviene la semireazione di riduzione:. La semireazione di ossidazione e il suo potenziale sono identiche a quelle viste per la batteria alcalina e ad argento.

    La reazione redox completa è:.

    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. Al catodo avviene la semireazione di riduzione:. Tuttavia il solvente non è acquoso e i due potenziali sono ignoti e comunque diversi dai valori standard.


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