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Effetto Volta

Che cos'è l'effetto Volta?

La struttura atomica di un metallo è composta da un reticolo costituito da ioni positivi ed elettroni che orbitano attorno ad essi (cosiddetto mare di elettroni).

Si definisce potenziale di estrazione la minima energia che bisogna fornire a un metallo per estrarre un elettrone per unità di carica.

potenziale di estrazione [V] = lavoro di estrazione [J] / carica [C]

Molto spesso il lavoro di estrazione si misura in eV (elettronvolt) anziché in Joule in modo che sia il potenziale sia il lavoro di estrazione abbiano lo stesso valore.

Ricordiamo infatti che:

1 eV = 1 V ∙ (1,6 ∙ 10-19) C = 1,6 ∙ 10-19 J

Nella tabella sottostante sono riportati i lavori di estrazione (espressi in eV) ed uguali ai potenziali di estrazione (espressi in V) dei principali metalli.

tabella lavori di estrazione

Effetto Volta

Il lavoro di estrazione è una proprietà tipica di ogni metallo e rappresenta l’energia minima necessaria per estrarre un elettrone dal metallo.

Quando due diversi metalli vengono messi a contatto tra di loro tra di essi si genera una differenza di potenziale ΔV pari alla differenza cambiata di segno tra i loro lavori di estrazione.

Questo fenomeno è detto effetto Volta, scoperto dal fisico Alessandro Volta nel 1796 a Pavia.

E quindi cosa succede agli elettroni quando due diversi metalli vengono tra di loro a contatto?

A causa dell’effetto Volta si genera una differenza di potenziale che fa sì che alcuni elettroni liberi del metallo che possiede lavoro di estrazione minore passino al metallo con lavoro di estrazione maggiore.

Quest’ultimo acquisisce quindi una carica negativa mentre il metallo che ha ceduto le cariche si carica positivamente.

All’equilibrio quindi il metallo che ha ceduto elettroni (positivo) avrà un potenziale elettrico maggiore di quello che li ha invece ricevuti  (negativo).

Se i due metalli vengono posti non direttamente a contatto tra di loro bensì intervallati da soluzioni elettrolitiche ovvero soluzioni diluite di sali o di acidi in acqua e viene creata una serie di queste posizioni, si genera tra il primo metallo della serie e l’ultimo una tensione continua capace di generare una corrente elettrica continua: è la pila di Volta.

Catena di più metalli

È possibile mettere a contatto tra di loro più metalli in serie. In tal caso si instaura una ddp tra ogni singola coppia di metalli ed una ddp generale tra il capo iniziale e quello finale della catena.

È opportuno allora ripassare bene le convenzioni di segno per esprimere la ddp tra due diversi punti.

segno ddp

Per convenzione il potenziale ha segno positivo e verso rivolto dal polo negativo a quello positivo. Per cui la ddp in figura sopra sarà pari a:

V = V+ - V- > 0

Se in un problema viene fornita una ddp negativa (V < 0) vuol dire che avremo il risultato della differenza tra:

V = V- - V+ < 0

La differenza di potenziale totale tra i due capi della catena formata da più metalli è pari alla differenza cambiata di segno tra il potenziale maggiore e quello minore dei due metalli presenti nei due capi iniziale e finale.

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