Cos'è pila elettrica?

Pila Elettrica: Fondamenti

La pila elettrica, o cella galvanica, è un dispositivo che converte energia chimica in energia elettrica. Questo processo avviene attraverso reazioni di ossidoriduzione (redox) spontanee. In pratica, sfrutta la differenza di potenziale elettrodico tra due metalli immersi in un elettrolita.

Componenti Principali:

• Due Elettrodi: Conduttori metallici diversi (es. zinco e rame) che fungono da siti per le reazioni redox. Uno è l'anodo (dove avviene l'ossidazione), l'altro è il catodo (dove avviene la riduzione).
• Elettrolita: Una soluzione ionica che permette il trasporto di ioni tra gli elettrodi, completando il circuito elettrico. Può essere acido, basico o salino.
• Separatore (Ponte Salino): Permette il passaggio di ioni tra le due semicelle (anodo e catodo) senza che le soluzioni si mescolino. Mantiene l'elettroneutralità delle soluzioni.

Funzionamento:

1. Ossidazione all'Anodo: Il metallo all'anodo perde elettroni (si ossida), trasformandosi in ioni positivi che entrano nell'elettrolita. Ad esempio, nello zinco: Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e^-
2. Riduzione al Catodo: Gli elettroni liberati all'anodo viaggiano attraverso un circuito esterno (ad esempio, alimentando una lampadina) fino al catodo. Al catodo, gli ioni presenti nell'elettrolita guadagnano questi elettroni (si riducono) e si depositano, oppure reagiscono con altre sostanze. Ad esempio, nel rame: Cu²⁺(aq) + 2e^- → Cu(s)
3. Circuito Completo: Il flusso di elettroni dal anodo al catodo crea una corrente elettrica. Il ponte salino permette il movimento di ioni per bilanciare le cariche nelle semicelle, assicurando la continuità della reazione.

Tipi di Pile:

Esistono diversi tipi di pile, classificate in base alla loro composizione chimica e al loro comportamento:

• Pile Primarie: Non ricaricabili (es. pile alcaline, pile a bottone).
• Pile Secondarie: Ricaricabili (es. batterie al piombo, batterie al litio).
• Pile a Combustibile: Producono energia elettrica alimentandosi continuamente con un combustibile (es. idrogeno) e un ossidante (es. ossigeno).

Applicazioni:

Le pile elettriche sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

• Dispositivi portatili (telefoni, computer portatili, ecc.)
• Veicoli elettrici
• Sistemi di accumulo di energia
• Alimentazione di emergenza

Potenziale di Pila: La differenza di potenziale tra i due elettrodi, misurata in Volt (V), determina la forza con cui la pila spinge gli elettroni attraverso il circuito. Si calcola come la differenza tra il potenziale di riduzione del catodo e il potenziale di riduzione dell'anodo (E_cella = E_catodo - E_anodo).