Elettromagnetismo - elettrochimica | |
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Supporto teorico | |
Nozioni d'elettrochimica |
N. | Capitolo |
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1 | Richiami sulle reazioni d'ossidoriduzione |
2 | Spontaneità e non spontaneità |
3 | Esempi di reazione redox spontanea e non |
4 | Agente ossidante e riducente |
5 | Le celle elettrolitiche |
6 | Il concetto di semicella |
7 | La conduzione elettrolitica |
8 | Setto poroso e ponte salino |
9 | Il potenziale assoluto di semicella |
10 | Giustificazione del funzionamento di una pila |
11 | L'elettrodo normale a idrogeno |
12 | La scala dei potenziali standard |
13 | Significato dei potenziali standard |
14 | Anodo e catodo |
15 | Rappresentazione IUPAC di una pila |
16 | F.e.m. di una pila |
17 | Pile in serie e parallelo |
18 | Prevedere una reazione redox |
19 | Cenni sull'equazione di Nernst |
20 | Ordine di scarica delle specie agli elettrodi |
21 | L'elettrolisi dell'acqua |
Le pile sia storiche che commerciali costituiscono un corposo capitolo dell'elettrochimica, cioè di quella branca della chimica che ha come oggetto di studio le relazioni tra elettricità ed effetti chimici.
Normalmente il verificarsi di una reazione chimica è accompagnata da liberazione o assorbimento di calore e da nessun'altra forma di energia. Ma ci sono delle reazioni che, quando costrette ad avvenire in modo opportuno, liberano energia sotto forma di corrente elettrica, che a sua volta può essere utilizzata con qualche perdita per compiere lavoro. Queste reazioni chimiche sono alla base del funzionamento di una pila. Infatti una pila è un convertitore di energia chimica in energia elettrica.
Quando si parla di pile si fa riferimento ad uno di quegli strumenti che hanno completamente rivoluzionato la scienza, aprendo in alcuni casi la strada per nuove scoperte e rami scientifici. Si pensi, a titolo d'esempio, che l'osservazione di Oersted sul legame tra corrente elettrica e campo magnetico (1820), l'invenzione dell'elettrocalamita (Sturgeon, 1825), gli esperimenti di Ampère (1820) sull'attrazione tra conduttori percorsi da corrente e di Faraday (1831) sull'induzione rappresentano solo alcune delle grandi conquiste scientifiche raggiunte impiegando la pila, "il più meraviglioso strumento inventato dal genere umano", per usare le parole di Domonique F. Arago. Per questo motivo tale oggetto, inventato da Alessandro Volta e successivamente sempre più perfezionato (evoluzione della pila), non solo è un dei più conosciuti della storia della scienza, ma è per di più un componente oggigiorno essenziale per un infinità di macchinari.
I 21 capitoli che seguono costituiscono un percorso graduale per richiamare le principali nozioni di base necessarie per capire in generale il funzionameto di una pila elettrochimica e le particolarità costruttive delle pile e degli altri apparati del Vecchio Gabinetto di Fisica presenti nella Sottosezione d'Elettrochimica del Museo virtuale. Nelle schede di questi strumenti si fa infatti largo uso dei concetti e delle notazioni d'elettrochimica per meglio sintetizzarne la descrizione e il principio di funzionamento. Vista l'importanza didattica che ha il Museo virtuale, gli argomenti trattati sono gli stessi che si affrontano nel corso di Chimica ed è per questo motivo che questo supporto teorico è stato sviluppato più di quanto strettamente necessario.