STEP 4 - IL PRINCIPIO FISICO

Il funzionamento della pila di Volta avviene grazie alle reazioni chimiche che avvengono tra i dischetti di rame, quelli di zinco e la soluzione di acido solforico. 

Per osservarle conviene considerare una singola cella elettrochimica, cioè un’ unità composta da un dischetto di rame ed uno di zinco a contatto con la soluzione di acido solforico. Quando l’acido solforico entra in contatto con l’acqua, una parte delle molecole si scinde in ioni H+ e SO4--. Quando il dischetto di zinco viene a contatto con questa soluzione, esso rilascia ioni Zn++ alla soluzione e lo stesso accade per la lastrina di rame, la quale rilascia ioni Cu++. Questo effetto continua a ripetersi fino a quando si stabilisce un potenziale di equilibrio tra il metallo e la soluzione, potenziale che varia in base al tipo di metallo. Il flusso di ioni che passano dal metallo alla soluzione e viceversa, in questa situazione di equilibrio, è costante. A causa della perdita di ioni positivi, sia il dischetto di zinco che quello di rame acquistano un potenziale negativo rispetto alla soluzione, ma in valore assoluto il potenziale dello zinco è maggiore di quello del rame. Questo significa che tra il dischetto di rame e quello di zinco esiste una differenza di potenziale che è detta forza elettromotrice della pila. 

Se si chiude il circuito tra il dischetto di rame e quello di zinco attraverso un conduttore metallico si verifica il passaggio di elettroni dallo zinco al rame attraverso questo conduttore esterno, cioè una corrente elettrica. In seguito a questo passaggio di elettroni, i potenziali zinco-soluzione e rame-soluzione si discostano dal potenziale di equilibrio e quindi lo zinco ricomincia a sciogliersi, rilasciando nella soluzione  ioni Zn++ . Questi ioni si combinano con gli ioni SO4-- formando ZnSO4 e fornendo due elettroni all’elettrodo di zinco. Lo scostamento di elettroni sullo zinco produce un flusso di elettroni verso il rame attraverso il circuito esterno che neutralizza la carica positiva portata su di esso dagli ioni H+.

 La corrente elettrica va quindi dallo zinco (catodo) al rame (anodo) dentro la soluzione e dal rame allo zinco all’interno del filo metallico. Essa tende a diminuire nel tempo perché parte dell’idrogeno prodotto dagli ioni H+ dell’acido solforico (H2 ) rimane aderente al rame, alterando il potenziale rame-soluzione.

Sitografia:

https://www.fgm.it/documenti/didattica/volta/piladivolta.pdf