Pila Daniell

Bateria Daniell este o baterie inventată de John Frederic Daniell în 1836 care a exploatat prototipul bateriei Volta și a adus îmbunătățiri în ceea ce privește tensiunea și siguranța de utilizare.

Schema de funcționare a unei baterii Daniell

Descriere și funcționare

Celula este formată dintr-un compartiment anodic ( jumătate de celulă) format dintr-o tijă de zinc scufundată într-o soluție de sulfat de zinc 1 M (ZnSO ₄ ) și un compartiment catodic format dintr-o tijă de cupru cufundată într-o soluție de sulfat de cupru (CuSO ₄ ) 1 M ^[1] . Cele două jumătăți de celule sunt conectate printr-o punte salină formată dintr-un tub umplut cu o soluție saturată de azotat de potasiu (KNO ₃ ) cu capace la capete care sunt permeabile la ioni și apă. ^[1] Când circuitul extern este închis cu un conductor, jumătatea de reacție de reducere are loc la catod: ^[2]

Cu ²⁺ (aq) + 2 e ⁻ → Cu(s)

(Eº = +0,34 V)

prin care ionii de Cu ²⁺ dispar din soluție și se depun ca metal pe folie. Demi-reacția de oxidare are loc la anod: ^[2]

Zn(s) → Zn ²⁺ (aq) + 2 e ⁻

(Eº = −0,76 V)

prin care niște zinc metalic se detașează de pe folie ajungând la soluție ca ioni Zn ²⁺ . Reacția completă este: ^[2]

Zn(s) + Cu ²⁺ (aq) → Zn ²⁺ (aq) + Cu(s)

(∆Eº = 1,1 V)

Ca urmare a acestei reacții, compartimentul catodic ar lipsi de sarcini pozitive, în timp ce în compartimentul anodic ar exista un exces de sarcini pozitive. Cu toate acestea, toate acestea sunt compensate deoarece ionii de potasiu (K ⁺ ) și nitrat (NO - 3 ) ai punții de sare se deplasează pentru a ajunge la compartimentul catodic și respectiv anodic, restabilind electroneutralitatea soluției, în conformitate cu legea lui Kirchhoff de curenți. Electronii din circuitul extern se întorc de la tija de zinc la tija de cupru și astfel curentul convențional pozitiv I trece de la cupru la zinc. Potențialul teoretic al celulei Daniell este ∆Eº = Eº (Cu ²⁺ / Cu) −Eº (Zn ²⁺ / Zn) = 1,10 V ^[3] obținută în condiții cvasistatice reversibile, diferență între potențialul catodic (polul pozitiv) și potențialul anodic (polul negativ).

Notă

^ ^a ^b Bockris Vol. 2 , p. 859 .
^ ^a ^b ^c Electrochimie ( PDF ), pe Chimica.unipd.it . Adus la 13 iunie 2019. Arhivat din original la 30 mai 2009 .
^ Electrochimie ( PDF ), pe uniroma2.it . Adus la 19 aprilie 2015 (arhivat din original la 7 aprilie 2017) .