Pile Electrice

O pila electrica (sau un element voltaic) este o sursa care genereaza curent electric, printr-un proces chimic (si in parte fizic) la care participa un electrolit. Componentele principale ale unei pile sunt cei doi electrozi ai ei. Prin electrod se intelege, cand este vorba de o pila, un conductor electric impreuna cu electrolitul din jurul sau. Electrozii sunt in contact electric, in interiorul pilei, prin electrolitii lor; cand sunt uniti, in exteriorul pilei, printr-un conductor electric, prin acesta trece un curent electric de la electrodul negativ la cel pozitiv.

La suprafata de contact dintre fiecare dintre ce doi conductori electrici si electrolitul din jurul sau se stabileste o diferenta de potential, numita potential de electrod. Forta electromotoare a pilei este egala cu suma algebrica a potentialelor celor doi electrozi, inclusiv potentialul de contact dintre cei doi electrozi.

Galvani a observat (in 1789) ca un picior de broasca jupuit (in scopul unor experiente fiziologice) si atarnat de un nerv, prin intermediul unui carlig de arama, de un grilaj de fier, sufera o contractie a muschilor cand vine in contact cu fierul. Volta a aratat, mai tarziu, ca excitatia nervoasa, care comanda contractia musculara, este declansata de un curent electric ce ia nastere intre cele doua metale in contact cu un electrolit, in acest caz lichidul din muschiul broastei.

Prima pila electrica, al carei autor este chiar Volta, se compunea dintr-o vergea de cupru si una de zinc, scufundate in acid sulfuric diluat. Mai tarziu s-a dat pilelor electrice forma unui teanc (in limba franceza une pile) de discuri de cupru si zinc, separate prin cartoane imbibate cu acid sulfuric. Aceste pile se polarizau repede, incetand sa mai produca curent electric.

Existenta unei relatii intre energia reactiei chimice din pila si energia electrica produsa de aceasta a fost recunoscuta de lordul Kelvin in 1851. Relatia termodinamica dintre aceste doua forme de energie a fost stabilita de Helmholtz (1882) si de Nernst (1889). Pila Daniell. Se compune dintr-o placa de cupru scufundata intr-o solutie concentrata de sulfat de cupru (CuSO4) si o placa de zinc, scufundata intr-o solutie diluata de sulfat de zinc (ZnSO4). Cele doua solutii dunt despartite printr-un perete de material ceramic poros, numit diafragma, care impiedica (mai mult sau mai putin perfect) amestecarea solutiilor, dar permite trecerea ionilor SO42- in timpul functionarii pilei.

Cat timp cele doua metale nu sunt unite in exteriorul pile printr-un conductor electric, nu are loc nici o reactie in pila.

Cand se stabileste un asemenea contact, se desprind de pe placa de zinc ioni Zn2+ si simultan se descarca ioni Cu2+ din solutia de CuSO4, depunandu-se sub forma de cupru metalic pe placa de cupru. Totodata prin circuitul exterior trec electroni de la zinc la cupru. Placa de zinc formeaza deci polul negativ, iar cea de cupru polul pozitiv al pilei.

Pila Daniell este o pila reversibila: la ...