Electrochemistry (ITA)

I.S.I.S. Giulio Natta, Viale Europa 15 - 24125
Bergamo - A cura di : Bolzoni Ivan, Ghilardi
Jacopo e Marcolongo Daisy

Elettrochimica
Si occupa dei processi che coinvolgono
il trasferimento degli elettroni.
Si occupa delle trasformazioni chimiche
prodotte dal passaggio di elettricità in
sistemi e della possibilità di produrre o
immagazzinare elettricità con il suo uso.
Si occupa dei processi che coinvolgono
il trasferimento degli elettroni.
Si occupa delle trasformazioni chimiche
prodotte dal passaggio di elettricità in
sistemi e della possibilità di produrre o
immagazzinare elettricità con il suo uso.

Le reazione redox
Scambio di elettroni tra i reagenti.
I numeri di ossidazione(NOX)
dei reagenti subiscono variazioni.
Scambio di elettroni tra i reagenti.
I numeri di ossidazione(NOX)
dei reagenti subiscono variazioni.

Ossidazione: perdita di elettroni da
partedi un reagente. (NOX aumenta)
Riduzione: guadagno di elettroni da
parte di un reagente. (NOX diminuisce)

Agente Ossidante: sostanza che
accetta gli elettroni.
Agente Riducente: sostanza che
cede gli elettroni.
Agente Ossidante: sostanza che
accetta gli elettroni.
Agente Riducente: sostanza che
cede gli elettroni.

celle galvaniche (PILE)
REAZIONE REDOX
PRODUZIONE DI ENERGIA
ELETTRICA
REAZIONE REDOX
PRODUZIONE DI ENERGIA
ELETTRICA

come è formata una cella
Due compartimenti separati dove
avvengono le RXN.
Trasferimento di elettroni tramite un
circuito esterno(ponte salino).
Presenza di un catodo, un anodo.
Due compartimenti separati dove
avvengono le RXN.
Trasferimento di elettroni tramite un
circuito esterno(ponte salino).
Presenza di un catodo, un anodo.

catodo e anodo (cella)
Catodo(+): elettrodo con carica
positiva, su cui avviene la riduzione.
Anodo(-):elettrodo con carica
negativa, su cui avviene
l’ossidazione.
Catodo(+): elettrodo con carica
positiva, su cui avviene la riduzione.
Anodo(-):elettrodo con carica
negativa, su cui avviene
l’ossidazione.

UN ESMPIO di CELLA GALVANICA

PONTE SALINO
Una cella funziona solo se le due
semicelle rimangono elettricamente
neutre.
Il ponte salino mantiene le semicelle
neutre.
Viene riempito principalmente da KNO3
o KCl.
Una cella funziona solo se le due
semicelle rimangono elettricamente
neutre.
Il ponte salino mantiene le semicelle
neutre.
Viene riempito principalmente da KNO3
o KCl.

Come si muovono gli ioni in una
cella
cationi ( ioni+): Si muovono verso il
catodo.
anioni ( ioni-): Si muovono verso il
l’anodo.
cationi ( ioni+): Si muovono verso il
catodo.
anioni ( ioni-): Si muovono verso il
l’anodo.

Le trasformazioni all’anodo e al catodo di una cella galvanica rame-argento

diagramma di celle standard
Rappresenta in modo simbolico quello
che succede nelle due celle.
Prima la cella anodica, dopo quella
catodica.
Rappresenta in modo simbolico quello
che succede nelle due celle.
Prima la cella anodica, dopo quella
catodica.

Il potenziale di cella
Il potenziale (V) misura la quantità di
energia (J) che può essere liberata per
unità di carica (C) quanto la corrente
attraversa il circuito.
1V = 1JC-1
Il potenziale (V) misura la quantità di
energia (J) che può essere liberata per
unità di carica (C) quanto la corrente
attraversa il circuito.
1V = 1JC-1

Potenziale standard E0
cella
E’ il potenziale della cella a:
Concentrazione 1.00 M
Temperatura 25°C ( 293.15 K )
Pressione dei gas 1 atm
E’ il potenziale della cella a:
Concentrazione 1.00 M
Temperatura 25°C ( 293.15 K )
Pressione dei gas 1 atm

cella progettata per generareil potenziale standard di cella.

Potenziale di riduzione E0
x
Potenziale standard di riduzione di una
semicella.
La semicella con E0 maggiore tenderà
ad acquistare elettroni da quella con
E0 minore.
Potenziale standard di riduzione di una
semicella.
La semicella con E0 maggiore tenderà
ad acquistare elettroni da quella con
E0 minore.

elettrodo standard ad
idrogeno
Non è possibile misurare il potenziale
standard di riduzione di una semicella
isolata.
Si ricorre ad una semicella ad H , con
E0=0,00 V
Non è possibile misurare il potenziale
standard di riduzione di una semicella
isolata.
Si ricorre ad una semicella ad H , con
E0=0,00 V

l’elettrodo ad idrogeno e la reazionedella semicella

spontaneità di una reazione
di una cella
Una reazione in una cella galvanica è
sempre spontanea quando
E0>0
Una reazione in una cella galvanica è
sempre spontanea quando
E0>0

EQUAZIONE DI NERNST
Ecella è dipendente dalla concentrazione
della soluzione e dalla sua pressione.
L’equazione di nernst permette di
calcolare il potenziale reale della cella.
Ecella è dipendente dalla concentrazione
della soluzione e dalla sua pressione.
L’equazione di nernst permette di
calcolare il potenziale reale della cella.

POTEnziale
standard
costante dei gas
temperatura
assoluta
Costante di
faraday
Numero di moli di
elettroni trasferiti
Potenziale reale
della cella
quoziente di
reazione
equazionedi nernst

elettrolisi
ENERGIA ELETTRICA
REAZIONE REDOX
ENERGIA ELETTRICA
REAZIONE REDOX

In una cella elettrolitica il catodo è
negativo, l’anodo è positivo.
Gli ioni in entrambe le celle si muovono
nella stessa direzione.
catodo e anodo si invertono
nell’elettrolisi
In una cella elettrolitica il catodo è
negativo, l’anodo è positivo.
Gli ioni in entrambe le celle si muovono
nella stessa direzione.

CELLA ELETTROLITICA

catodo (-): avviene l’ossidazione, gli
elettroni sono strappati e raggiungono
il catodo rendendolo negativo.
ANODO (+): avviene la riduzione,
l’anodo si carica positivamente.
catodo e anodo (elettrolisi)
catodo (-): avviene l’ossidazione, gli
elettroni sono strappati e raggiungono
il catodo rendendolo negativo.
ANODO (+): avviene la riduzione,
l’anodo si carica positivamente.

Potenziale di riduzione E0
nell’eletrolisi
In una cella elettrolitica
Al catodo avverrà la semireazione con
potenziale di riduzione maggiore.
All’anodo la semireazione con
potenziale di riduzione minore.
In una cella elettrolitica
Al catodo avverrà la semireazione con
potenziale di riduzione maggiore.
All’anodo la semireazione con
potenziale di riduzione minore.

la relazione di faraday
La quantità di moli di sostanza
trasformata durante l’elettrolisi è
direttamente proporzionale alla
quantità di elettricità che attraversa la
cella elettrolitica.
1 coulomb = 1 ampere x 1 secondo
1C = 1A x s
La quantità di moli di sostanza
trasformata durante l’elettrolisi è
direttamente proporzionale alla
quantità di elettricità che attraversa la
cella elettrolitica.
1 coulomb = 1 ampere x 1 secondo
1C = 1A x s

La costante di faraday
Si è determinato sperimentalmente che
1 mol di elettroni porta una carica pari
9,65 x 104 C; tale quantità è stata
chiamata costante di Faraday ( F ).
F= 9,65 x 104 C
Si è determinato sperimentalmente che
1 mol di elettroni porta una carica pari
9,65 x 104 C; tale quantità è stata
chiamata costante di Faraday ( F ).
F= 9,65 x 104 C

applicazioni pratiche
dell’elettrochimica
applicazioni pratiche
dell’elettrochimica

Pila di volta
Capacità di creare corrente elettrica continua
Il potenziale dipende dalle specie utilizzate
Formata da una serie di reagenti in serie non
collegati fisicamente , ma elettricamente.
Formato da 3 dischi di zinco, feltro imbevuto
d’acqua e rame, posti in successione.
Capacità di creare corrente elettrica continua
Il potenziale dipende dalle specie utilizzate
Formata da una serie di reagenti in serie non
collegati fisicamente , ma elettricamente.
Formato da 3 dischi di zinco, feltro imbevuto
d’acqua e rame, posti in successione.

Pila di volta
L'ossidoriduzione può essere forzata in
senso inverso, aumentando il
potenziale elettrico.
pile ricaricabili, pile ad autotrazione ed
elettrolisi
L'ossidoriduzione può essere forzata in
senso inverso, aumentando il
potenziale elettrico.
pile ricaricabili, pile ad autotrazione ed
elettrolisi

PILA DI VOLTA

PILA DANIELl
1836, John Frederic Daniell.
Sfrutta il prototipo di Volta, ma apporta
modifiche nella tensione e nell’uso.
REAZIONE REDOX SFRUTTATA:
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) +Cu(s)
(∆E° = 1,1 V)
1836, John Frederic Daniell.
Sfrutta il prototipo di Volta, ma apporta
modifiche nella tensione e nell’uso.
REAZIONE REDOX SFRUTTATA:
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) +Cu(s)
(∆E° = 1,1 V)

composizione PILA DANIELl
Catodo(+):barretta di rame immersa
in una soluzione CuSO4 1 M.
Anodo(-): barretta di zinco, immersa
in una soluzione di ZnSO4 1 M.
Ponte salino: soluzione satura di
KNO3.
Catodo(+):barretta di rame immersa
in una soluzione CuSO4 1 M.
Anodo(-): barretta di zinco, immersa
in una soluzione di ZnSO4 1 M.
Ponte salino: soluzione satura di
KNO3.

PILA DANIELl

PILA al vanadio
batteria di flusso, con capacità di
ricaricarsi
il vanadio può esistere in una soluzione in
4 stati diversi di ossidazione
un solo elemento elettroattivo anziché
due
batteria di flusso, con capacità di
ricaricarsi
il vanadio può esistere in una soluzione in
4 stati diversi di ossidazione
un solo elemento elettroattivo anziché
due

PILA al vanadio

conversione di energia elettrica
in energia chimica(elettrolisi)
produzione di idrogeno gassoso
raffinazione dei metalli
sintesi industriale, come quella
dell’idrossido di sodio.
produzione di idrogeno gassoso
raffinazione dei metalli
sintesi industriale, come quella
dell’idrossido di sodio.

Processo elettrolitico per la sintesi di idrossido di sodio

galvano plasticA(ELETTROLISI)
possibili applicazioni:
Copertura con un deposito metallico un
oggetto non conduttore.
Riproduzione,di un oggetto non metallico, in
metallo.
Copertura con un deposito metallico su un
oggetto metallico.
possibili applicazioni:
Copertura con un deposito metallico un
oggetto non conduttore.
Riproduzione,di un oggetto non metallico, in
metallo.
Copertura con un deposito metallico su un
oggetto metallico.

collezione galvanoplastica al museo di scienze di vienna

Fonti
Informazioni:
http://it.wikipedia.org/wiki/Elettrochimica
http://it.wikipedia.org/wiki/Pila_di_Volta
http://it.wikiversity.org/wiki/Celle_elettrochimiche
http://it.wikipedia.org/wiki/Galvanoplastica
https://my.zanichelli.it/risorsedigitali
Chimica.blu Dagli equilibri all’elettrochimica
Immagini:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f1/PilaDaniel.svg/729px-PilaDaniel.svg.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/Vanadium_battery.svg/2000px
Vanadium_battery.svg.png
http://it.wikipedia.org/wiki/File:HgNaOHElectrolysis.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/af/Galvanoplastic%2C_Naturhistorisches_Mu
seum_Wien.jpg/1024px
Galvanoplastic%2C_Naturhistorisches_Museum_Wien.jpg
Font carattere:
http://www.dafont.com/it/science-fair.font
http://www.dafont.com/it/roboto.font
http://www.dafont.com/it/bignoodle-titling.font
http://www.dafont.com/it/lane.font
Fonti
Informazioni:
http://it.wikipedia.org/wiki/Elettrochimica
http://it.wikipedia.org/wiki/Pila_di_Volta
http://it.wikiversity.org/wiki/Celle_elettrochimiche
http://it.wikipedia.org/wiki/Galvanoplastica
Chimica.blu Dagli equilibri all’elettrochimica
Immagini:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f1/PilaDaniel.svg/729px-PilaDaniel.svg.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/Vanadium_battery.svg/2000px
Vanadium_battery.svg.png
http://it.wikipedia.org/wiki/File:HgNaOHElectrolysis.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/af/Galvanoplastic%2C_Naturhistorisches_Mu
seum_Wien.jpg/1024px
Galvanoplastic%2C_Naturhistorisches_Museum_Wien.jpg
Font carattere:
http://www.dafont.com/it/science-fair.font
http://www.dafont.com/it/roboto.font
http://www.dafont.com/it/bignoodle-titling.font
http://www.dafont.com/it/lane.font

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