elettrochimica - evoluzione della pila | |
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Evoluzione della pila | |
Pila di Grove |
Con lo scopo di risolvere i problemi derivanti dalla polarizzazione del catodo di cui soffrono le pile ad un solo liquido tipo pila di Volta (Vecchie pile a colonna e Pile ad un solo liquido), Sir William R. Grove realizzò nel 1839 la pila a due fluidi (cioè con due conduttori di seconda classe) che prese il suo nome.
La pila presenta un vaso di vetro A riempito in parte di acqua acidulata con acido solforico (generalmente con concentrazione pari a circa 8% in peso). All'interno del vaso vi è un cilindro di zinco Z aperto ai due capi ed avente una fessura longitudinale. Questo è l'elettrodo negativo della pila. All'interno dell'elemento cilindrico di zinco si inseriva un vaso poroso V di terra cotta (setto poroso) pieno d'acido nitrico assai concentrato. Dopodiché si appoggiava sui bordi del setto poroso una lamina di platino P (curvata ad S e fissa ad un coperchio c di legno) in modo che essa fosse immersa nell'acido nitrico. Infine un'asta metallica b, comunicante colla lamina di platino, fungeva da polo positivo della pila.
Per com'è costruita, la pila inventata da Grove ha la seguente schematizzazione IUPAC:
Zn | H2SO4 (aq., 8%) || HNO3 (aq., conc.) | Pt,
mentre la reazione d'ossidoriduzione spontanea che si realizza è Zn + 4H+ + 2NO3- => Zn++ + 2NO2 + 2H2O. Se ne ricava che l'elettrodo di platino è inerte ovvero non partecipa alla reazione chimica che muove la pila. La sua funzione è quindi solo quella di convogliare gli elettroni al di fuori della pila. L'elettrodo di zinco invece si consuma durante il funzionamento del dispositivo elettrochimico. La fem di una simile pila era di circa 1,8 - 1,95 V a seconda della concentrazione dell'acido nitrico.
Questa pila fu poco utilizzata a causa dell'elevato costo dell'elettrodo di platino. In effetti, data la forte concentrazione dell'acido nitrico, si doveva necessariamente utilizzare un metallo altamente "nobile" in modo di evitare che esso fosse attaccato dall'acido. Ma oltre al suo costo proibitivo, il platino manifestava inoltre l'inconveniente che, dopo un lungo periodo d'utilizzo, esso tendeva a spezzarsi sotto il minimo sforzo. A ciò, come fu scoperto da Adam, si ovviava riscaldando sino al rosso le lamine di platino della pila, ma la cosa rappresentava pur sempre un pericolo al momento del montaggio. Il disposotivo fu modificato con successo da Bunsen (pila Bunsen).