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Costruzione di una pila Daniell

Relazione di laboratorio: come costruirsi una pila Daniell

Introduzione

La pila è un dispositivo che trasforma l'energia chimica in energia elettrica. Un tipico esempio di pila, è la pila Daniell costituita da due elettrodi di rame e zinco immersi in due soluzioni dei loro sali e collegate da un ponte salino.

Attrezzature

2 becher da 100 mL

Tubo di vetro ad U

Morsetti a coccodrillo

Portalampadina con lampadina da 6 V

Filo elettrico

Cotone idrofilo

Voltmetro

Carta vetrata

Materiali e reagenti

Lamina di zinco

Lamina di rame

Soluzione satura di solfato di sodio Na2SO4

Soluzione 1 M di solfato rameico CuSO4

Soluzione 1 M di solfato di zinco ZnSO4

Procedimento

Si versano in due becher da 100 mL le soluzioni rispettivamente di solfato rameico CuSO4 e di solfato di zinco ZnSO4.

Si puliscono le due lamine metalliche di zinco e di rame grattandole con della carta vetrata.

Si immerge la lamina di zinco nella soluzione di solfato di zinco e la lamina di rame nella soluzione di solfato rameico.

Si riempie il tubo ad U con la soluzione satura di solfato di sodio chiudendo le due estremità del tubo con due batuffoli di cotone idrofilo.

Le due estremità del tubo ad U vengono immerse nelle due soluzioni.

Si collegano le lamine di zinco e di rame ai poli del portalampadina (o del tester).

pila daniell

Pila Daniell

All'anodo (rappresentato nel becher di sinistra) lo zinco metallico si ossida e passa in soluzione come ione Zn2+; la soluzione di solfato di zinco tende quindi ad arricchirsi di ioni Zn2+. La semireazione è la seguente:

Zn → Zn2+ + 2e-

Al catodo gli ioni Cu2+ si riducono a rame metallico; la soluzione tende quindi ad impoverirsi di ioni Cu2+. La semireazione è la seguente:

Cu2+ + 2e- → Cu

Complessivamente l'anodo tende a caricarsi positivamente mentre il catodo tende a caricarsi negativamente. Per garantire l'elettroneutralità delle due soluzioni è quindi necessario collegarle attraverso il ponte salino che fornisce ioni Na+ alla soluzione catodica e ioni SO42- alla soluzione anodica.

La pila così costituita può essere schematizzata nel seguente modo:

(-) Zn(s) / Zn2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu(s) (+)

La doppia barra // indica il ponte salino.

La reazione complessiva che avviene è la seguente:

Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Staccando il circuito esterno e collegando le due lamine con un voltmetro, si nota che la pila fornisce una d.d.p. di 1,1 V.

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