Una cella galvanica è un dispositivo elettrochimico in cui una reazione di ossidoriduzione spontanea produce corrente elettrica. Le due semireazioni sono separate: l’ossidazione avviene all’anodo, la riduzione al catodo, mentre gli elettroni percorrono il circuito esterno.
Nella pila Daniell, per esempio:
La notazione compatta della cella è:
La doppia barra rappresenta il ponte salino o il separatore ionico.
Anodo, catodo e flussi
| Elemento | In cella galvanica | Funzione |
|---|---|---|
| anodo | negativo | ossidazione |
| catodo | positivo | riduzione |
| elettroni | dall’anodo al catodo | corrente nel circuito esterno |
| ioni | attraverso ponte salino | chiusura del circuito ionico |
La regola chimica non cambia: anodo significa ossidazione, catodo significa riduzione. Il segno degli elettrodi dipende invece dal tipo di cella.
Potenziale di cella
Il potenziale standard di elettrodo permette di calcolare il potenziale standard della cella:
La cella è spontanea se:
La relazione termodinamica è:
In condizioni non standard si usa l’equazione di Nernst:
Ruolo del ponte salino
Il ponte salino non trasporta elettroni: mantiene l’elettroneutralità delle due semicelle permettendo il movimento degli ioni. Senza ponte salino, l’accumulo di carica fermerebbe rapidamente la reazione.
Errori comuni
- Dire che gli elettroni attraversano il ponte salino: attraversano il circuito esterno.
- Scegliere anodo e catodo in base al segno senza guardare ossidazione e riduzione.
- Sommare i potenziali standard dopo avere moltiplicato le semireazioni: i potenziali non sono grandezze estensive.
- Dimenticare che il potenziale cambia con attività e concentrazioni.
Vedi anche: Elettrochimica, Potenziale standard di elettrodo, Elettrolisi, Equazione di Nernst, Energia libera di Gibbs.