Considera due batterie che circondano l'elettrodo di rame:
Batterie zinco-rame e rame-argento.
Nella prima cella, nota come cella Daniell, gli elettrodi sono realizzati in zinco e rame e notiamo che lo zinco subisce ossidazione, cioè dona elettroni al rame, essendo, quindi, l'anodo. L'elettrodo di rame, a sua volta, funziona come il catodo, ricevendo elettroni e riducendosi.
Tuttavia, è possibile osservare che nella seconda pila, gli elettrodi rame-argento, il rame funziona non come catodo, ma come anodo, ossidandosi questa volta.
Questo ci mostra che confrontando questi tre elettrodi, la tendenza a subire una riduzione funziona come segue:
| Zinco < Rame < Argento |
Quindi, questa capacità di subire una riduzione è chiamata Potenziale di riduzione (Erosso). Poiché questo valore dipende dalla pressione, dalla temperatura e dalla concentrazione della soluzione, a potenziale standard (o normale, a 25°C, pressione di 1atm e concentrazione di 1,0 mol/L) che è identificato dal simbolo E0. È vero anche il contrario, c'è il
Potenziale di ossidazione (Eossi), che in questo caso ha un ordine crescente:| Zinco > Rame > Argento |
Più basso è il potenziale di riduzione standard, maggiore è la capacità del metallo di donare elettroni e viceversa. Allo stesso modo, minore è il potenziale di ossidazione standard, maggiore è la capacità del metallo di ricevere elettroni e viceversa.
| In un mucchio, la specie con l'Ered più alto subisce la riduzione e l'altra specie, con l'Eoxy più alto, subisce l'ossidazione. |
Se adattiamo un voltmetro, come quello della figura sopra, ad una di queste celle, si misurerà l'intensità della corrente elettrica da esse prodotta, cioè la sua forza elettromotrice (fem o E) o differenza di potenziale (U o ddp)*. Il valore è indicato in Volt (V), normalmente riportato sui pacchi batteria e sulle etichette.
Non fermarti ora... C'è dell'altro dopo la pubblicità ;)
Differenza di potenziale (U o ddp) di una batteria indicata sull'etichetta.
La forza elettromotrice può essere espressa in termini di potenziale di riduzione o di ossidazione. È importante ricordare che questi potenziali hanno lo stesso valore ma hanno segno opposto.
Per calcolare la tensione di una batteria nello stato standard, usiamo la seguente espressione:
| E0 = AND0rosso (catodo) - E0rosso (anodo) |
o
| E0 = AND0ossi (anodo) - E0ossi (catodo) |
Pertanto, i valori assoluti di ciascun elettrodo non appaiono sul voltmetro, ma la differenza di potenziale tra loro.
*Si considera la differenza di potenziale uguale alla forza elettromotrice, perché il calcolo della differenza di potenziale di un generatore è dato dall'equazione: U = E – r.i, dove:
U = differenza di potenziale
E = forza elettromotrice
r = resistenza interna
i= intensità di corrente elettrica
Ma, in Chimica, consideriamo le batterie come generatori ideali, per cui la loro resistenza interna è trascurabile rispetto al circuito elettrico. Quindi abbiamo che U = E.
Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Differenza potenziale di una batteria"; Scuola Brasile. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/diferenca-potencial-uma-pilha.htm. Consultato il 28 giugno 2021.