Nel 1836 John Frederic Daniell elaborò una pila, poi chiamata pila di Daniell, partendo dalle invenzioni di Volta e migliorandole fino a raggiungere un notevole successo in termini di sicurezza e tensione. Dimostrò infatti che l'energia elettrica prodotta non derivava dalla tensione di contatto tra metalli diversi, bensì da una reazione chimica.
Durata: 1 ora
Scopo:
Riprodurre la pila di Daniell e accendere un dispositivo elettronico mediante l'energia prodotta
Teoria:
La pila di Daniell è formata da due semicelle:
-la lamina di rame immersa nella soluzione del suo sale
-la lamina di zinco immersa nella soluzione del suo sale
Creando un circuito chiuso con i cavetti e il ponte salino otterremo una differenza di potenziale che genera quindi corrente elettrica.
La lamina di Zinco si ossida mandando in soluzione ioni Zinco, corrodendosi e caricandosi negativamente. Ossidandosi libera elettroni che si spostano attraverso i cavetti.
La soluzione di Solfato rameico pian piano sbiadisce perché gli ioni Rame (che conferiscono la colorazione azzurra alla soluzione) acquistano gli elettroni ceduti dalla lamina di Zinco e si riducono a Rame metallico.
Il ponte salino serve a compensare gli eccessi di carica: la soluzione satura di KCl ha un'alta concentrazione di ioni disciolti K+ e Cl-. Gli ioni cloruro passano lentamente alla soluzione dove gli ioni Zn++ rendono la soluzione man mano più positiva, compensando l'eccesso di positività.
Gli ioni Potassio andranno lentamente nella soluzione di Solfato di rame che diventerebbe sempre più negativa per impoverimento di ioni Cu++.
Grazie al ponte salino quindi le due soluzioni vengono "neutralizzate" permettendo il proseguimento delle reazioni e quindi il passaggio di corrente.
Materiale:
- Soluzione CuSO4 1M
- Soluzione ZnSO4 1M
- Soluzione satura di KCl
- lamierino di rame
- lamierino di zinco
Strumenti:
- 2 becher da 100 ml
- tubo in vetro a U
- voltmetro
- cavetti metallici per collegamento elettrodi
- morsetti a coccodrillo
- termometro elettronico
Procedimento:
- Mettere le due soluzioni di ZnSO4 e CuSO4 nei due becher
- Riempire il tubo a U con la soluzione satura di KCl (va bene anche NaCl) e tappare i due lati con l'ovatta
- Inserire il lamierino di Cu nel becher con la soluzione di CuSO4
- Inserire il lamierino di Zn nel becher con la soluzione di ZnSO4
- Inserire il tubo a U a cavallo dei due becher in modo da formare un ponte salino
- Connettere i morsetti alle lamierine e gli elettrodi al tester verificando l'effettivo passaggio di corrente (circa 1,1 V)
- Disconnettere gli elettrodi dal tester e inserirli nel termometro al posto della pila
Risultato:
Osservando il tester si può rilevare il passaggio di corrente di circa 1,1 V che calerà gradualmente fino ad esaurirsi. Nell'inserimento tra i cavetti conduttori del voltmetro, proviamo ad effettuare due volte il collegamento, invertendo i due cavetti. Ci accorgeremo che il collegamento non è indifferente, infatti quando si effettuano misure in corrente continua con uno strumento analogico è necessario utilizzare la corretta polarità:
* il terminale rosso del voltmetro andrà sul polo + (positivo) della batteria;
* il terminale nero andrà sul polo - (negativo) della batteria.
Il voltaggio è troppo basso per poter accendere una lampadina ma connettendo un qualunque strumento a basso assorbimento come un piccolo display di un termometro è possibile accenderlo grazie alla pila appena costruita.
Consigli di sicurezza:
Utilizzare sempre camice e guanti di protezione.
Commenti:
Bibliografia:
http://storiedimetalli.blogspot.com/2013/05/costruiamo-una-pila.html
