La pila di Leclanché

Materiali occorrenti:

Pila Leclanché (modello didattico) - Cloruro di ammonio sol. 10 % - Voltmetro - Amperometro - Lampadina 1.5 V, 0.3 A - Cavi.

Richiami teorici:

Nella pila a secco di Leclanché le soluzioni ove sono immersi gli elettrodi sono sostituite da poltiglie gelatinose. Il rivestimento esterno è in zinco ed agisce da anodo ( - ). Una barretta di grafite, immersa nella poltiglia ha l'esclusiva funzione di conduttore per la stessa, costituita da MnO₂, NH₄Cl, ZnCl₂, nerofumo, amido ed H₂O, che svolge le funzioni di catodo ( + ).

Durante il funzionamento lo zinco si ossida mentre il biossido di manganese si riduce.

Le semireazioni sono tuttora discusse, anche se le più probabili sembrano le seguenti:

La f.e.m. espressa dalla pila Leclanché è, quindi, di circa 1.5 volts.

La pila di Leclanchè si scarica quando le reazioni raggiungono l'equilibrio. Gli ioni Zn²⁺ prodotti dall'ossidazione anodica reagiscono con gli ioni della poltiglia con la reazione:

Zn²⁺ + 2NH₄⁺ + 2OH ^- ¾® [Zn(NH₃)₂]²⁺ + 2H₂O .

Questo permette di mantenere bassa la concentrazione di Zn²⁺ e, di conseguenza, costante la f.e.m.. Nella pila lasciata a riposo l'ossidazione di questo ione complesso genera un potenziale maggiore di quello dello zinco, per cui la pila può recuperare parte della carica.

L'ammoniaca che si libera al catodo isola la barretta di grafite, interrompendo il flusso di elettroni. La f.e.m. decresce, quindi, progressivamente.

Esecuzione dell'esperienza:

Si pone l' anodo cilindrico in zinco nel contenitore in plastica. All'interno del tutto si pone il complesso formato dal cilindro in grafite e dalla poltiglia. Si versa nello spazio rimasto la soluzione di cloruro di ammonio fino a coprire il tutto. Quest'insieme costituisce il catodo.

Si collegano, utilizzando due fili di diverso colore, l'anodo ed il catodo con un voltmetro, rispettando la polarità, e si misura la f.e.m. Questa risulta pari a circa 1.5 volts.

Dopo si collega la pila all' amperometro e ad un utilizzatore, ad esempio una lampadina da 1.5 v e 0.3 A, costituendo un idoneo circuito elettrico; si determina, così, l'intensità della corrente prodotta. Nel caso della pila didattica tale intensità è pari a circa 0.5 A; essa, quindi, è in grado di accendere la lampadina.

Al termine dell'esperienza si lavano con cura gli elementi con acqua corrente e si fanno asciugare all'aria.

La pila di Leclanché

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