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Pila a concentrazione

Pila a concentrazione: principio di funzionamento

Le  pile a concentrazione sono pile in grado di erogare corrente elettrica sfruttando due semicelle galvaniche contenenti la medesima specie chimica a due concentrazioni diverse.

In altre parole le pile a concentrazione sono pile formate da due elettrodi dello stesso metallo immersi in due soluzioni di un suo sale a diversa concentrazione.

Le due soluzioni sono separate da un ponte salino o da un setto poroso.

La pila viene schematizzata nel seguente modo:

(-) M | M+(C2) || M+(C1) | M (+)

in cui C1 > C2

pile a concentrazione

Schema di una pila a concentrazione

Le reazioni che si sviluppano agli elettrodi sono le seguenti:

al polo (-) : M → M+ (C2) + 1e-

al polo (+): M+ (C1) + 1e- → M

reazione globale: M+ (C1) → M+ (C2)

F.e.m. di una pila a concentrazione

La f.e.m. della pila, nel caso in cui vi è un solo elettrone scambiato, è:

pila a concentrazione

da cui:

pila concentrazione

A temperatura costante la fem di una pila a concentrazione, dunque, dipende unicamente dal rapporto tra le concentrazioni delle specie contenute nelle due semicelle.

Considerando i processi che avvengono agli elettrodi:

al polo (-) : M → M+ (C2) + 1e-

al polo (+): M+ (C1) + 1e- → M

reazione globale: M+ (C1) → M+ (C2)

è facile intuire che il processo globale non consiste in una reazione chimica (anche se nelle due semicelle si verificano semireazioni redox), bensì in una diluizione della soluzione a concentrazione maggiore e un aumento della concentrazione della soluzione a concentrazione inferiore. La pila è scarica quando C1 = C2.

Nel caso in cui, gli elettroni scambiati fossero più di uno, la fem della pila può essere determinata con la seguente equazione:

pile a concentrazione

in cui n corrisponde al numero di elettroni scambiati.

Esercizi sulle pile

Li trovi al seguente link: esercizi sulle pile.

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