Differenza potenziale di una batteria. Potenziale di una batteria

Considera due batterie che circondano l'elettrodo di rame:

batterie zinco-rame e rame-argento
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 lavora 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

Pertanto, 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.

potenziale differenziale di una batteria indicato sull'etichetta
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.

Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/diferenca-potencial-uma-pilha.htm

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