Celle galvaniche

Una reazione elettrochimica è un processo in cui gli elettroni vengono trasferiti tra due sostanze, con una che perde elettroni e l'altra che li guadagna. Quando una sostanza perde elettroni, diciamo che ha subito un'ossidazione o che è stata ossidata. Quando guadagna elettroni, diciamo che ha subito una riduzione o è stato ridotto. Per aiutarvi a distinguere tra i due, ricordate la frase "piattaforma petrolifera", che sta per ossidazione sta perdendo, riduzione sta guadagnando. Alcune reazioni elettrochimiche avvengono spontaneamente, che possiamo studiare in una cella galvanica.

La cella galvanica è composta da quattro parti principali. Innanzitutto, ci sono due elettrodi metallici, ognuno dei quali è immerso in una diversa soluzione elettrolitica. Le soluzioni sono costituite dagli ioni necessari per le semireazioni, sia la reazione di ossidazione che quella di riduzione, che si verificano in ciascun elettrodo. Le soluzioni sono collegate da un ponte salino, che consente il flusso di ioni e mantiene la neutralità di carica delle soluzioni. Gli elettrodi sono collegati da un circuito esterno, attraverso il quale gli elettroni viaggiano durante la reazione.

L'anodo è l'elettrodo che cede elettroni nella reazione o viene ossidato. Il catodo è l'elettrodo che guadagna elettroni e si riduce. Per aiutarti a distinguere tra queste due etichette, ricorda la frase "gatto rosso", poiché la riduzione avviene al catodo.

Quindi, come facciamo a sapere quale metallo funge da anodo e quale funge da catodo? Possiamo utilizzare il potenziale elettrodico standard del metallo, che è una misura della tendenza del metallo a perdere elettroni. Un potenziale elettrodico più negativo significa che il metallo ha una maggiore tendenza a perdere elettroni. Gli elettroni fluiscono sempre dal metallo con il potenziale standard più basso al metallo con il potenziale standard maggiore.

In una cella galvanica, gli elettroni fluiscono dall'anodo al catodo, quindi l'anodo è il metallo con il potenziale standard più basso e il catodo è il metallo con il potenziale standard più alto. Quando gli elettroni viaggiano tra i due elettrodi, viene misurato un potenziale elettrico. L'entità della tensione prodotta è uguale al potenziale standard del catodo meno il potenziale standard dell'anodo.

Quindi, se nella cella galvanica vengono utilizzati due metalli con potenziali elettrodici standard simili, come ad esempio piombo e stagno, l'entità della tensione prodotta sarà bassa. Se i metalli hanno diversi potenziali standard, come l'argento e il magnesio, la tensione prodotta sarà elevata.

In questo laboratorio, costruirai una cella galvanica utilizzando due elettrodi metallici e misurerai il potenziale prodotto quando avvengono le reazioni di ossidazione e riduzione. Identificherai quindi gli elettrodi metallici sconosciuti utilizzando potenziali standard noti e determinerai l'entità della tensione prodotta.