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Cella galvanica e cella di elettrolisi a confronto

Una cella elettrochimica è un dispositivo che può convertire l’energia derivante da una reazione chimica in energia elettrica o che può far avvenire una reazione non spontanea convertendo energia elettrica in energia chimica. Nel processo avviene una reazione di ossidoriduzione ovvero una reazione in cui avviene un trasferimento di elettroni: la specie che si ossida perde elettroni mentre quella che si riduce li acquista e ciò comporta un passaggio di elettroni.

Cella galvanica 

 Una cella galvanica è un dispositivo in cui avviene la trasformazione di energia chimica in energia elettrica.  Si verifica un passaggio di elettricità dovuto a una reazione chimica spontanea

L’esempio più tipico di cella galvanica è costituito dalla Pila Daniell costituita da due semicelle in una delle quali è presente un elettrodo di zinco immerso nei suoi ioni ovvero una soluzione contenente ioni Zn²⁺ (come una soluzione di ZnSO₄) mentre nell’altra è presente un elettrodo di rame immerso nei suoi ioni ovvero una soluzione contenente ioni Cu²⁺ (come una soluzione di CuSO₄).

Nella prima semicella lo zinco si ossida secondo la semireazione di ossidazione: Zn_(s) → Zn²⁺_(aq) + 2 e^– quindi l’elettrodo di zinco, man mano che la reazione decorre, si assottiglia. Lo zinco funziona da polo negativo: per convenzione infatti si assegna il segno – all’elettrodo che cede elettroni.

I due elettroni ceduti dallo zinco imboccano il conduttore metallico e giungono all’elettrodo di rame che in tal modo viene ad essere carico negativamente. Gli ioni rame contenuti nella soluzione di solfato di rame (II)  si depositano sull’elettrodo di rame.  La semireazione di riduzione è Cu²⁺_(aq) + 2 e^–→ Cu_(s) quindi l’elettrodo di rame si inspessisce e funziona da polo positivo.

La reazione redox complessiva è:

Zn_(s) + Cu²⁺_(aq) → Zn²⁺_(aq) + Cu_(s)

Una pila di questo tipo può essere rappresentata dalla notazione:
Zn/Zn²⁺//Cu²⁺/Cu

Cella di elettrolisi

Le celle di elettrolisi sono dispositivi in cui avviene la conversione di energia elettrica in energia chimica ovvero in cui vengono fatte avvenire reazioni redox non spontanee.

Ad esempio la scomposizione dell’acqua nei suoi componenti ovvero idrogeno e ossigeno non è un processo spontaneo, ma esso può essere realizzato ricorrendo all’elettrolisi.

Una cella elettrolitica è costituita da un recipiente contenente l’elettrolita allo stato fuso o in soluzione in cui sono immersi due elettrodi collegati a un generatore di corrente continua.

Nella cella elettrolitica l’elettrodo collegato al polo negativo del generatore viene denominato catodo mentre l’elettrodo collegato al polo positivo viene denominato anodo.

Quando i due elettrodi, collegati ai poli del generatore, sono immersi nella soluzione, in questa si verifica una doppia migrazione degli ioni presenti nelle soluzioni elettrolitiche: gli ioni positivi, i cationi vengono attratti dall’elettrodo negativo ovvero dal catodo dove acquistano elettroni riducendosi mentre gli ioni negativi, gli anioni vengono attratti dal polo positivo, l’anodo dove cedono elettroni ossidandosi.

 

Confronto tre i due tipi di celle

 

Cella galvanica	Cella di elettrolisi
Converte l’energia chimica in energia elettrica	Converte l’energia elettrica in energia chimica
L’energia chimica è dovuta a una reazione di ossidoriduzione spontanea	L’energia elettrica fa avvenire una reazione di ossidoriduzione non spontanea
Il catodo è il polo positivo e l’anodo è il polo negativo	Il catodo è il polo negativo e l’anodo è il polo positivo
L’ossidazione avviene all’anodo e la riduzione avviene al catodo	L’ossidazione avviene al catodo e la riduzione avviene all’anodo
Il catodo e l’anodo sono contenuti in due semicelle diverse collegate tra loro da un ponte salino	Il catodo e l’anodo sono contenuti in un’unica cella in presenza di una soluzione elettrolitica
Sono utilizzate come sorgente portatile di energia come ad esempio le pile	Sono utilizzate in processi industriali, nella galvanoplastica e galvanostegia