PS 22 Con i materiali a disposizione del precedente problema (barrette metalliche e corrispondenti soluzioni dei sali degli stessi metalli) costruite un dispositivo capace di trasferire gli elettroni dal riducente all'ossidante attraverso un circuito esterno, causando l'accensione di un LED.
CONOSCENZE UTILI
nei fili conduttori passano solo elettroni.
il catodo Ag non può reagire con con la soluzione Ag(I), la barra serve solo come conduttore, perché il filo di rame se immerso nella soluzione si ossiderebbe.
l' ossidante è il materiale che ossida un altro materiale acquistandogli elettroni e si riduce, il riducente invece è un materiale che cede elettroni ad un altro facendolo ridurre e, mentre esso si ossida.
il LED si accende solo in un verso, se non riceve abbastanza corrente tensione dal circuito e il LED non si accende da nessun verso si deve collegare un' altra pila in serie a quella già in uso per aumentare il voltaggio (o tensione).
il potenziale di riduzione di Ag è 0.8 V, mentre quello del magnesio è -1.56 V e quello dello zinco è -0.76 V.
Per pulire perfettamente la barra di Mg immergerla in una soluzione di acido solforico.
Collegamento in serie di pile:
DISEGNO - SCHEMA DEL PROGETTO
+ Descrizione e spiegazione del funzionamento del dispositivo progettato
il circuito essenzialmente è formato da due pile e un utilizzatore, il LED.
una pila è costituita da un catodo, una semicella Ag/Ag(I), e da un anodo, la semicella Zn/Mg(II), l' anodo, è costituito oltre da una barra di zinco anche da magnesio ossidato perché il magnesio metallico, che avevamo scelto all'inizio per avere un maggiore voltaggio, con il magnesio ossidato reagiva e disperdeva così corrente, invece lo zinco con l' ossido il solfato di magnesio non reagiva. Le due semicelle sono collegate tra loro da un ponte salino formando una pila, collegando le due pile in serie tramite dei ponti formati dai dei fili ciconduttori inserire in uno di questi il LED, se non si accende bisogna invertirgli la polarità per fare si che si accenda.
Nella semicella di argento avviene il fenomeno di ridu (z) zione, con il circuito chiuso l' ossido di argento(I) in soluzione si riduce ad Ag.
Nella semicella di zinco e ossido di magnesio in soluzione avviene il fenomeno di ossidazione, lo zinco si ossida a Zn(II) e si scioglie nella soluzione.
REGISTRAZIONE dei dettagli costruttivi, modifiche, misurazioni.
la costruzione è avvenuta come spiegato sopra, il circuito sviluppava 2.8 V, è stata sostituita la barra di Mg con una di Zn perché la barra di Mg reagiva con la soluzione di ossido di Mg, lo Zn invece no (la barra di zinco durante la reazione produceva bollicine, ma molte meno). Osservando attentamente si sarebbe potuto notare che la produzione di effervescenza intorno alla lamina di magnesio si verificava solamente a circuito chiuso.
INTERPRETAZIONE dei risultati ottenuti e possibili miglioramenti.
il risultato più evidente che abbiamo ottenuto è il LED che si è acceso, un altro è che abbiamo creato una ddp di 2.8v.
per migliorare il circuito e aumentare la ddp si può collegare in serie altre pile, oppure al posto della semicella d' argento si può utilizzare una semicella di oro Au/Au(III) che ha un potenziale di riduzione più alto, 1.50 V oppure al posto della semicella di Zn e Mg una semicella di Al, Al/Al(III) che ha un potenziale d riduzione più basso, -1.66 V.
Domande & Risposte
Domanda 1. Da quali semicelle era costituito il vostro dispositivo, quale era il catodo e quale l'anodo?
Risposta 1 il nostro dispositivio era costituito da due semicelle, una Ag/Ag(I) e un' altra da Zn/Mg(II), l' anodo era Zn/Mg(II) e il catodo Ag/Ag(II).
Domanda 2. Scrivete le semireazioni previste su ciascun elettrodo separatamente durante il funzionamento.
Risposta 2. nella prima semicella è avvenuta una reazione di riduzione, Ag(I)+é --> Ag, e nella seconda semicella una reazione di ossidazione, Zn -2é --> Zn(II), la barra di zinco durante la reazione produceva bollicine (questa va spostata tra le osservazioni)
Domanda 3. Scrivete la reazione chimica di ossidoriduzione complessiva da voi prevista durante il funzionamento del dispositivo
Risposta 3. 2Ag(I)+Zn-->2Ag+Zn(II)
Domanda 4. Aumentando la superficie degli elettrodi e le dimensioni del ponte salino quale variabile sarebbe influenzata?
Risposta 4. aumentando la superficie degli elettrodi aumentaerebbe la differenza di potenziale la corrente e anche aumentando le dimensioni del ponte salino diminuirebbe la resistenza che il ponte salino crea al passaggio di corrente.
Domanda 5. Di quale soluzione aumentereste la concentrazione per avere un maggior voltaggio? Quale altra modifica potreste adottare per incrementare il voltaggio? aumenterei la concentrazione della soluzione dell'ossido nitrato di argento, e per incrementare il voltaggio la corrente si potrebbe aumentare la superficie a contatto con le soluzione degli elettrodi.
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