Elettrodi
Buon salve a tutti;
sto studiando le celle galvaniche e mi trovo a scontrarmi con un dubbio:
perchè è necessario che nella semicella ci siano entrambe le specie della coppia redox?
Prendiamo ad esempio la pila Daniell. Nella semicella contenente il Cu. Non posso prendere un filo di platino e inserirlo nella soluzione di ioni Cu2+? Perchè ci devo mettere la lamina di rame solido neutro?
Lo stesso dubbio mi si ripresenta quando considero l'elettrodo nomale a idrogeno, in cui viene erogato H2 gassoso (1 atm) nel tubo. Perchè? Se l'elettrodo è immerso in una soluzione di ioni H+, dov'è la necessità di erogare H2? Basta che due ioni H+ prendano 1 elettrone ciascuno, si leghino e formino H2: fine, reazione avvenuta. 
Vi prego salvatemi da questo dubbio.
Grazie,
Samuel
"L'uomo saggio è pieno di forza, chi ha scienza accresce la sua potenza..."   Proverbi 24:5
Cita messaggio
Chi lo ha detto ?
Per la pila Daniell puoi benissimo utilizzare un elettrodo inerte tipo platino o di grafite nella soluzione di Cu 2+. Mentre per lo zinco puoi utilizzare una lamina di zinco o zinco in polvere ed elettrodo di grafite .
La funzione del Cu2+ è quella di ossidare lo Zn a cui sottrae elettroni riducendosi a Cu metallico , quindi in modo o nell'altro il rame si forma anzi si deposita all' elettrodo, appena iniziata la reazione.
Se immergi semplicemente una lamina di zinco in una soluzione di rame 2+ vedi che il rame si deposita sulla lamina di zinco e lo zinco passa in soluzione come Zn2+ .
Ma parlando ai fini pratici conviene usare il rame meno costoso dell'elettrodo di platino e di grafite la quale è soggetta a disgregarsi col tempo . Il rame depositato si recupera più facilmente in questo modo .

L'elettrodo standard ad idrogeno è previsto essendo un elettrodo di riferimento che sia nelle condizioni standard , cioè 1 M per H+ e P=1 atm di H2 .
Pt | H2 (1 atm) | H+ (1 M)

  1. Chi vuol essere lieto sia del doman non vi è certezza .
Cita messaggio
[-] I seguenti utenti ringraziano experimentator per questo post:
longosamuel
Copio e incollo il seguente testo appena postato da un'altra utente (peraltro in una sezione sbagliata :-( ).

Per mettere in evidenza il trasferimento elettronico e ricavare energia elettrica anziché termica è necessario far avvenire la reazione per via elettrochimica. Vediamo quindi come si può costruire una pila.
Come si è detto, il processo elettrochimico può avvenire solo se la specie che si riduce (Cu2+) è tenuta separata da quella che si ossida (Zn). Ciò si può realizzare in modo semplice prendendo due bicchieri, ponendo in uno di essi una soluzione di CuSO4 e nell’altro una di ZnSO4 e immergendo nel primo una lamina di Cu e nell’altro una lamina di Zn. Per semplicità, si supponga che la concentrazione di Cu2+ e Zn2+ in entrambe le soluzioni sia 1M.
I due bicchieri, in ciascuno dei quali può avvenire nei due sensi la semireazione di ossidoriduzione:
M(n+) + ne- ⇄ M
vengono chiamati semipile o semielementi o, più spesso, ma impropriamente, elettrodi. A rigore, con il nome di elettrodo si dovrebbe indicare solamente la lamina metallica in contatto con la soluzione ma, per estensione, nel linguaggio corrente, con questo termine si suole indicare sia la lamina metallica sia la soluzione con la quale essa è in contatto.
Prima di completare la costruzione della pila e spiegarne il funzionamento è necessario chiarire che cosa accade quando le lamine di rame e di zinco (e in generale qualsiasi lamina metallica) vengono poste a contatto con le loro soluzioni saline.
Non appena un conduttore metallico viene posto a contatto con una soluzione di un suo sale, i cationi presenti nell'interfase metallo-soluzione tendono a strappare elettroni dalla superficie del metallo riducendosi secondo il processo: M(n+) + ne- → M
e contemporaneamente ioni M(n+) tendono ad abbandonare la lamina metallica passando in soluzione secondo:
M(n+) + ne- ← M
L'entità del decorso delle due semireazioni, di verso opposto una all'altra, dipende dal tipo di metallo utilizzato e dalla natura della soluzione con la quale il metallo viene a contatto. In termini del tutto generali si può dire che se la reazione diretta è più favorita dalle condizioni del sistema, allora l'elettrodo metallico assume una carica positiva.
Se, viceversa, è più favorita la reazione inversa, in corrispondenza all'elettrodo vi sarà un eccesso di n elettroni che impartiscono ad esso carica negativa.
Il decorso chimico della reazione ha rivelato che lo ione Cu2+ ha una maggiore tendenza alla riduzione dello ione Zn2+. Pertanto, quando gli ioni rameici vengono a contatto con la lamina di Cu metallico tendono a strappare ad essa elettroni, riducendosi, in misura superiore di quanto non facciano gli ioni Zn2+ nei confronti della lamina di zinco. Di conseguenza, la lamina di rame messa in contatto con la soluzione contenente Cu2+ è più positiva (o meno negativa) della lamina di zinco in contatto con la soluzione contenente Zn2+.


A mio parere la risposta al dubbio di longosamuel sta tutta nella frase evidenziata in grassetto.
Se la redox avviene in due comparti distinti al fine di trasformare l'energia chimica in energia elettrica, deve essere presente, almeno per far partire la reazione, l'interfaccia Cu2+/Cu, oltre naturalmente a quella Zn2+/Zn. Con un interfaccia Cu2+/Pt la reazione non parte.

Cosa diversa è far avvenire la redox nello stesso comparto, immergendo direttamente una lamina di Zn in una soluzione di Cu2+: in questo caso l'energia chimica viene trasformata in energia termica.
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


Cita messaggio
[-] I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo post:
longosamuel
Intanto ringrazio entrambi per le risposte.
Riguardo la risposta di Luisa mi sorge un dubbio. Il fatto che gli ioni rameici tendano a ridursi in misura maggiore degli ioni di Zinco comporta che debba essere presente la lamina di rame? Il fatto che con la lamina succeda, non è solo un modo per osservarlo? Cioè, questa proprietà degli ioni di Cu, non vale sia che ci sia la lamina, sia che non ci sia? Altrimenti la tua risposta va in conflitto con quella di experimentator.
In ogni caso, il mio dubbio principale era relativo all'elettrodo normale a idrogeno. Continuo a non capire la necessità di erogare idrogeno molecolare.
"L'uomo saggio è pieno di forza, chi ha scienza accresce la sua potenza..."   Proverbi 24:5
Cita messaggio
(2018-02-08, 13:13)LuiCap Ha scritto: A mio parere la risposta al dubbio di longosamuel sta tutta nella frase evidenziata in grassetto.
Se la redox avviene in due comparti distinti al fine di trasformare l'energia chimica in energia elettrica, deve essere presente, almeno per far partire la reazione, l'interfaccia Cu2+/Cu, oltre naturalmente a quella Zn2+/Zn. Con un interfaccia Cu2+/Pt la reazione non parte.

Cosa diversa è far avvenire la redox nello stesso comparto, immergendo direttamente una lamina di Zn in una soluzione di Cu2+: in questo caso l'energia chimica viene trasformata in energia termica.

Ma assolutamente falso , fai pure una prova , costruisci una pila cosi fatta e misuri la tensione e gli ampere sviluppati .Io ho utilizzato anzichè platino che è costoso ,delle barrette di grafite per intenderci l'anima delle matite . 
C'è da dire che la pila zinco - rame con il ponte salino è semplicemente ridicola in quanto il ponte salino non consente il passaggio di notevoli correnti ed a lungo andare anche il ponte salino si inquina sia della soluzione uno che della soluzione due , come pure ridicolo il setto poroso di porcellana .
Quando se smontate una pila alcalina vedete che separarle vi è una semplice membrana di carta oleata o qualcosa di simile che separa una pasta di polvere di Zn dalla pasta di biossido di manganese .
C'è da dire che io ho modificato la pila Daniell in un ibrido con la pila alcalina utilizzando anzichè MnO2  , ossido ed idrossido di rame e la pila funziona perfettamente ed è ricaricabile ,almeno in parte perchè fatta artigianalmente e non con il grado di purezza necessario . Anzi secondo me potrebbe diventare una concorrente delle batterie al Litio se migliorata come si dovrebbe . Costo bassissimo, materiale interamente riciclabile e riutilizzabile .
Naturalmente non mi posso dilungare oltre quanto detto . 

Samuele , come ti ho detto l'elettrodo di idrogeno necessita del gas 1 atm ed 1 M H+per essere standard, altrimenti hai solo un elettrodo ad idrogeno e basta , non nelle condizioni standard , punto e basta . se non lo capisci basta , imparalo a memoria e questo ti basta ... :-D punto e basta .

  1. Chi vuol essere lieto sia del doman non vi è certezza .
Cita messaggio
[-] I seguenti utenti ringraziano experimentator per questo post:
longosamuel
(2018-02-08, 15:16)experimentator Ha scritto: Ma assolutamente falso , fai pure una prova , costruisci una pila cosi fatta e misuri la tensione e gli ampere sviluppati .Io ho utilizzato anzichè platino che è costoso ,delle barrette di grafite per intenderci l'anima delle matite . 
C'è da dire che la pila zinco - rame con il ponte salino è semplicemente ridicola in quanto il ponte salino non consente il passaggio di notevoli correnti ed a lungo andare anche il ponte salino si inquina sia della soluzione uno che della soluzione due , come pure ridicolo il setto poroso di porcellana .
Quando se smontate una pila alcalina vedete che separarle vi è una semplice membrana di carta oleata o qualcosa di simile che separa una pasta di polvere di Zn dalla pasta di biossido di manganese .
C'è da dire che io ho modificato la pila Daniell in un ibrido con la pila alcalina utilizzando anzichè MnO2  , ossido ed idrossido di rame e la pila funziona perfettamente ed è ricaricabile ,almeno in parte perchè fatta artigianalmente e non con il grado di purezza necessario . Anzi secondo me potrebbe diventare una concorrente delle batterie al Litio se migliorata come si dovrebbe . Costo bassissimo, materiale interamente riciclabile e riutilizzabile .
Naturalmente non mi posso dilungare oltre quanto detto . 

Samuele , come ti ho detto l'elettrodo di idrogeno necessita del gas 1 atm ed 1 M H+per essere standard, altrimenti hai solo un elettrodo ad idrogeno e basta , non nelle condizioni standard , punto e basta . se non lo capisci basta , imparalo a memoria .
Capisco che certe cose siano convenzionali, ma una funzione dovrà pur averla quell'idrogeno. Cioè, quando hanno deciso di usare come standard un elettrodo con l'ingresso di gas a 1 atm devono essere stati spinti da qualcosa. Il mio dubbio non sta nel valore della pressione, che è palesemente convenzionale, sta proprio nell'utilizzo dell'idrogeno in entrata. Il motivo per cui si debba inserire il prodotto.
"L'uomo saggio è pieno di forza, chi ha scienza accresce la sua potenza..."   Proverbi 24:5
Cita messaggio
Il gas fluisce sulla lamina per saturarla completamente, creando un ambiente con caratteristiche ben determinate. Si è deciso che la scelta migliore fosse una pressione parziale dell'H2 unitaria (attività H2 unitaria) così da far dipendere il potenziale dell'elettrodo soltanto dall'attività degli H+. In generale, se non si insuffla il gas ad una qualunque pressione nota: addio atmosfera controllata di H2 e quindi addio al settaggio del potenziale che dovrebbe servire da riferimento.
Cita messaggio
[-] I seguenti utenti ringraziano Igor per questo post:
longosamuel
(2018-02-08, 19:50)Igor Ha scritto: Il gas fluisce sulla lamina per saturarla completamente, creando un ambiente con caratteristiche ben determinate. Si è deciso che la scelta migliore fosse una pressione parziale dell'H2 unitaria (attività H2 unitaria) così da far dipendere il potenziale dell'elettrodo soltanto dall'attività degli H+. In generale, se non si insuffla il gas ad una qualunque pressione nota: addio atmosfera controllata di H2 e quindi addio al settaggio del potenziale che dovrebbe servire da riferimento.

Ahhh quindi serve per mantenere una pressione di H2 costante, se non ho capito male; così da poter avere una condizione costante, infatti se non sbaglio la pressione di H2 ha un ruolo nell'equazione di nernst. Perfetto. Grazie
"L'uomo saggio è pieno di forza, chi ha scienza accresce la sua potenza..."   Proverbi 24:5
Cita messaggio
Perfetto spero che hai capito .

Bisogna tenere in mente perchè è stato scelto come elettrodo di riferimento elettrodo ad idrogeno .
Un elettrodo di riferimento è un elettrodo che presenta un potenziale di elettrodo ben determinato e stabile, indipendente dall'intensità di corrente che attraversa la cella elettrochimica in cui è inserito.Si dice a tale proposito che l'elettrodo di riferimento è "idealmente non polarizzabile".
1) Elettrodo standard a idrogeno (SHE)
2) Elettrodo a calomelano (SCE)

L’elettrodo standard a idrogeno (HSE) non si presta
facilmente a questo scopo (troppo complesso!). Normalmente viene utilizzato come riferimento
l’elettrodo a calomelano saturo (SCE) il cui potenziale a 25°C è 0,244 V o l’elettrodo ad
argento/cloruro d’argento (Ag/AgCl) in soluzione concentrata o satura di KCl il cui potenziale, nel
caso di KCl saturo, è 0,199 V.

E' stato scelto come 0.0 l'elettrodo ad idrogeno perchè ha un potenziale intermedio della scala dei potenziali .

http://www.pianetachimica.it/giochi/test...nziali.pdf

Zn2+(aq) + 2 e- ==> Zn(s) V= -0,763
2 H+(aq) + 2 e - ==> H2(g) -------(elettrodo di riferimento)--------- V= 0,0000 ----
Cu2+(aq) + 2 e- ==> Cu(s) V=+0,337

  1. Chi vuol essere lieto sia del doman non vi è certezza .
Cita messaggio
[-] I seguenti utenti ringraziano experimentator per questo post:
longosamuel




Utenti che stanno guardando questa discussione: 1 Ospite(i)