Qual è la cellula Daniell?

La cella Daniell è una specie di batteria di zinco di rame che impiega una barriera porosa tra i due metalli.Fu inventato nel 1836 dal chimico britannico John Frederic Daniell.Una volta utilizzato ampiamente nell'industria europea del telegrafo, è stato soppiantato alla fine del XIX secolo da progetti di batterie più moderni.Oggi viene utilizzato principalmente in classe per dimostrare come funzionano le batterie.

Lo scienziato italiano Alessandro Volta ha inventato la batteria nel 1800. Il suo design ha usato una colonna di dischi alternati di zinco e rame, con pezzi di cartone saturi di salamoia tra ogni pezzodi metallo.Questa pila

è stata utilizzata in molti esperimenti elettrici, ma con meno di un'ora di durata della batteria, non aveva reali applicazioni industriali.Daniell ha modificato il design di Voltas per creare una batteria con una durata più lunga, permettendo che venga utilizzato pratico.

Il principio alla base della batteria Daniells e Voltas è lo stesso.Un soluto liquido chiamato elettrolita

mdash;Nel design di Voltas, la salamoia tra le piastre metalliche mdash;Inizia a dissolvere lo zinco e il rame in ioni caricati positivamente.Mentre gli ioni lasciano il metallo, gli elettroni liberi rimangono indietro.Lo zinco si dissolve più rapidamente del rame, il che significa che lo zinco contiene presto più elettroni.Se uno collega i due pezzi di metallo con un filo, gli elettroni migreranno attraverso il filo dallo zinco al rame, creando una corrente elettrica.

Se lo zinco e il rame si dissolvono nello stesso elettrolita, come nella pila del Voltaic, Due processi accorciano la durata della batteria.Se viene immagazzinato senza che l'elettricità venga disegnata, gli ioni di rame nell'elettrolita verranno disegnati sul terminale di zinco caricato negativamente.Questi ioni si accopperanno quindi con gli elettroni nello zinco, neutralizzando la sua carica.Alla fine, nessun altro zinco sarà disponibile per lo scioglimento.Questo processo è noto come Riduzione

.

L'altro processo di uccisione della batteria si verifica quando viene disegnata l'elettricità.Gli ioni di zinco spingeranno l'idrogeno nell'elettrolita sul rame, dove l'idrogeno si accumula sulla superficie e infine interrompe il flusso di elettricità.Questo processo è noto come polarizzazione

.La cellula Daniell è stata progettata in risposta ai problemi gemelli di riduzione e polarizzazione dello zinco.Risolve questi problemi isolando lo zinco e il rame in elettroliti separati.

Per creare una cellula Daniell, un contenitore di terracotta non smaltato può essere riempito con acido solforico e un pezzo di zinco immerso in essa.Il contenitore può quindi essere posizionato all'interno di una lattina di rame che è stata riempita con solfato di rame.La barriera di terracotta mantiene lo zinco e il rame sui lati opposti;Ciò impedisce agli ioni di zinco di inviare idrogeno al rame, prevenendo la polarizzazione.Mantiene anche gli ioni di rame lontano dallo zinco, impedendo la riduzione dello zinco.Daniell si riferiva alla sua cella come la batteria costante

a causa della sua prevenzione della polarizzazione.

I pori nella barriera consentono gli ioni solfato caricati positivamente di viaggiare dal lato rame al lato zinco.Ciò equilibra il flusso di elettroni dallo zinco al rame quando il circuito è completato.La quantità di potenziale elettrico prodotto da una cella di Daniell è stata chiamata Volt

.Il valore del volt moderno è leggermente diverso;Una cellula Daniell produce circa 1,1 dei volt di oggi e ha una resistenza interna di circa 2 ohm.