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Nozioni d'elettrochimica | |
Setto poroso e ponte salino | |
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Una volta capito che per ricavare energia elettrica sfruttando una conversione elettrochimica in un dispositivo detto pila è importante fare in modo che la reazione di ossidoriduzione che "muove" la pila sia opportunamente scomposta nelle sue due semireazioni (in modo da allungare il percorso seguito dagli elettroni), si deve ovviamente trovare un modo pratico per realizzare la cosa e, possibilmente, fare in modo che esso sia il più semplice ed economico possibile.
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Pila Daniell a setto poroso Pila Daniell a ponte salino |
Con le semicelle a soluzione acquosa i due sistemi più semplici per realizzare una pila efficiente è utilizzare un setto poroso o un ponte salino. In particolare, per portare un esempio concreto, si farà riferimento ad una pila Daniell. In una semicella è presente una lamina di rame (in arancione in figura) immersa in una soluzione di tetraossosolfato di rame II (che è azzurra), mentre nell'altra semicella si ha una lamina di zinco (in grigio) immersa in ua soluzione di tetraossosolfato di zinco (incolore).
Un setto poroso può essere costituito, ad esempio, da vetro sinterizzato o porcellana non smaltata. Nel disegno è stato indicato con una linea spessa di colore nero. Quando si impiega un contenitore cilindrico, il setto ha la forma di una camicia cilindrica con una base chiusa. Se si adotta la soluzione costruttiva a setto poroso, esso divide una semicella dall'altra e, pur impedendo il repentino mescolamento tra le due soluzioni, lascia passare gli ioni che servono a mantenere neutre le due soluzioni quando la pila è in funzione. In altre parole il setto non blocca la conduzione elettrolitica entro la pila.
Il ponte salino è costituito generalmente da un tubo di vetro piegato a U contenente un'opportuna soluzione elettrolitica (KCl, K2SO4, KNO3, NH4NO3) liquida o gelificata. Il sale della soluzione acquosa entro il ponte salino è scelto in modo che i suoi ioni abbiano grossomodo la stessa mobilità. Nel disegno di pila Daniell a ponte salino si è immaginato che esso sia realizzato con una soluzione di tetraossolfato di dipotassio (soluzione che, esagerando nella quantità di questo sale che effettivamente si scioglie, ad alta concentrazione è rossa). E' importante osservare che, per evitare il mescolamento per diffusione delle soluzioni, si devono tappare le estermità del tubo a U di fatto con un setto poroso (un po' di cotone per parte può andare più che bene). Ecco il motivo della spessa linea nera presente all'estremità del tubo a U. Si noti come con il ponte salino la divisione fra le semicelle sia totale.
Al fine poi di assicurare la necessaria continuità elettrica tra i due metalli, si ricorre da un conduttore di rame (filo elettrico) e nei disegni il cerchio in giallo rappresenta una lampadina accesa (pila in funzione).