Una cella elettrochimica è un dispositivo con due elettrodi conduttori, uno positivo e l'altro negativo, realizzati in materiali diversi (tipicamente metalli) e immersi in un elettrolita, una soluzione chimica che consente agli ioni positivi dell'elettrodo negativo di passare all'elettrodo positivo e creare una carica elettrica. Le unità batteria possono essere una o più.
In una cella elettrolitica, i processi chimici vengono accelerati dall'energia elettrica . L'energia chimica viene trasformata in energia elettrica. Esistono due diversi tipi di celle elettrolitiche.
Sono la cella elettrolitica e la cella galvanica o voltaica. Le celle galvaniche o voltaiche, che sono esempi di celle elettrochimiche, trasformano l'energia chimica in energia elettrica, e le celle elettrolitiche fanno l'opposto. Due semicelle costituiscono una cella elettrochimica. Un anodo e un elettrolita, che possono o meno essere gli stessi nelle due semicelle, costituiscono ciascuna di esse.
Quali sono le parti principali di una cella elettrochimica?
Le parti essenziali di una cella elettrochimica sono:
Elettrodo
Si tratta di conduttori elettrici solidi che si trovano nelle celle elettrochimiche, realizzate con ottimi conduttori come i metalli. Ne esistono due varietà:
- Anodo: La sezione della cella in cui avviene l'ossidazione è chiamata anodo.
- catodo: L'area della cellula in cui avviene la riduzione.
elettrolito
Un elettrolita è una sostanza che si trova tra gli elettrodi e che, disciolta in solventi polari come l'acqua, crea ioni facilmente mobili che danno origine a una soluzione elettricamente conduttiva.
Ponte di sale
Le due metà di una cella elettrochimica, quella di ossidazione e quella di riduzione, sono collegate da un ponte salino che completa il circuito . Questo ponte è riempito con KCl e altre soluzioni saline sature.
Il ponte è necessario affinché gli ioni della soluzione viaggino tra le semicelle, il che è necessario affinché la reazione proceda. Un esempio di ponte salino sarebbe carta da filtro immersa in una soluzione di nitrato di potassio o cloruro di sodio.
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Quali sono i tipi di celle elettrochimiche?
La maggior parte delle celle elettrochimiche rientrano in una delle due categorie:
- Celle voltaiche o galvaniche
- Celle elettrolitiche
Cella galvanica
L'energia chimica viene trasformata in energia elettrica tramite celle voltaiche o galvaniche. In una cella galvanica, avvengono reazioni spontanee, ovvero processi redox che producono elettroni.
L'elettrodo e il catodo in una cella galvanica sono entrambi caricati negativamente e positivamente. I ponti salini e due sezioni o metà distinte costituiscono una cella galvanica.
Cella elettrolitica
In una cella elettrolitica , l'energia elettrica viene trasformata in energia molecolare . In una cella elettrolitica avvengono reazioni redox non spontanee, ovvero l'energia elettrica proveniente da fonti esterne viene utilizzata per produrre elettroni.
Questo tipo ha un anodo caricato positivamente e un catodo caricato negativamente. In genere, una cella elettrolitica ha solo una camera.
