Anod (−), Zn
Proces
oxidare
Ecuația
Zn → Zn²⁺ + 2e⁻Pila Daniell, acumulatorul cu plumb și coroziunea
Construcția și funcționarea pilei Daniell și a acumulatorului cu plumb (anod, catod, procese, sensul electronilor), coroziunea fierului și protecția anticorozivă.
- 25 min
- La BAC: I.A · I.B
- Verificat pe bareme
ții minte doar fișa asta și ești acoperit
Fișa de aur
- 01
Pila Daniell: (−) Zn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cu (+). Anod (−): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻; catod (+): Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu; global: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu.
- 02
Electronii merg prin circuitul exterior de la Zn la Cu; ionii se mișcă prin puntea de sare, care menține neutralitatea soluțiilor.
Truc: Zn se dizolvă, Cu se depune.
- 03
Acumulatorul cu plumb la descărcare: Pb = anod (oxidare), PbO₂ = catod (Pb⁴⁺ → Pb²⁺, reducere); Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O.
- 04
La încărcare procesul se inversează; acumulatorul este reversibil.
- 05
Coroziunea fierului: Fe + O₂ + H₂O (rugină). Protecție: vopsea, zincare, aliere, anod de sacrificiu (Zn, Mg).
1 din 6
Pe scurt
Culorile din lecție:termencifră, datăidee-cheie
- Pila transformă energia chimică (reacție redox spontană) în energie electrică.
- Anod = oxidare; catod = reducere. În pilă: anod −, catod +.
- Daniell: Zn (anod) în ZnSO₄, Cu (catod) în CuSO₄, punte de sare.
- Acumulator cu plumb: Pb (anod), PbO₂ (catod), H₂SO₄; reversibil.
- Coroziunea distruge metalele; se previne prin acoperiri, aliaje, protecție catodică.
Pila Daniell
Construcție: un electrod de Zn în soluție de ZnSO₄, un electrod de Cu în soluție de CuSO₄, legate printr-o punte de sare (tub cu soluție de electrolit) și printr-un circuit exterior cu consumator.
Reprezentare: (−) Zn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cu (+)
Catod (+), Cu
Proces
reducere
Ecuația
Cu²⁺ + 2e⁻ → CuReacția globală
Ecuația
Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu1 / 3
| Zona | Proces | Ecuația |
|---|---|---|
| Anod (−), Zn | oxidare | Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ |
| Catod (+), Cu | reducere | Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu |
| Reacția globală | Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu |
- Ce se întâmplă la electrozi
Zincul se dizolvă (masa electrodului scade), cuprul se depune pe electrodul de Cu (masa crește).
- Circuitul
Electronii circulă prin firul exterior de la Zn la Cu. În soluții se deplasează ioni: anionii spre anod, cationii spre catod, prin puntea de sare.
- De ce e nevoie de punte de sare
Fără ea, soluția de ZnSO₄ s-ar încărca pozitiv și soluția de CuSO₄ negativ, iar curentul s-ar opri.
Pila Daniell în funcțiune
Care este sensul electronilor în pila Daniell?
De la Zn (anod, −) spre Cu (catod, +).
Ce rol are puntea de sare?
Menține contactul electric între soluții și neutralitatea lor (model 2026, I.B.4: adevărat).
Acumulatorul cu plumb
Construcție: plăci de Pb (anod) și de PbO₂ (catod) scufundate în soluție de H₂SO₄. Fiecare element dă aproximativ 2 V; acumulatorul auto de 12 V are 6 elemente legate în serie.
La descărcare (debitare de curent):
Anod (−), Pb
Proces
oxidare
Ecuația
Pb + SO₄²⁻ → PbSO₄ + 2e⁻Catod (+), PbO₂
Proces
reducere (Pb⁴⁺ → Pb²⁺)
Ecuația
PbO₂ + 4H⁺ + SO₄²⁻ + 2e⁻ → PbSO₄ + 2H₂OGlobal
Ecuația
Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O1 / 3
| Zona | Proces | Ecuația |
|---|---|---|
| Anod (−), Pb | oxidare | Pb + SO₄²⁻ → PbSO₄ + 2e⁻ |
| Catod (+), PbO₂ | reducere (Pb⁴⁺ → Pb²⁺) | PbO₂ + 4H⁺ + SO₄²⁻ + 2e⁻ → PbSO₄ + 2H₂O |
| Global | Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O |
Se consumă H₂SO₄ și se formează apă: densitatea soluției scade. La încărcare (curent din exterior) reacția se desfășoară invers, refăcând Pb, PbO₂ și H₂SO₄.
Scrie ecuația globală a descărcării acumulatorului cu plumb.
Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O.
Coroziunea și protecția anticorozivă
Coroziunea fierului (ruginirea) are loc în prezența oxigenului și a apei, accelerată de săruri și acizi. Manualul (Corint, cl. a XII-a) o scrie 4Fe + 3O₂ + 2H₂O → 4FeO(OH) (rugina); o formă simplificată echivalentă este 4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃. Rugina este un amestec de oxizi hidratați de fier, poroasă, nu protejează metalul. Coroziunea poate fi chimică (gaze uscate: Cl₂, O₂, SO₂) sau electrochimică (electroliți și umiditate, prin micropile locale).
Protecție anticorozivă:
- acoperiri: vopsire, lăcuire, unsori, emailare; acoperire cu un alt metal (zincare, cromare);
- aliere: oțel inoxidabil (cu crom și nichel);
- protecție catodică: legarea metalului cu un metal mai reactiv (anod de sacrificiu: Zn, Mg), care se corodează în locul lui.
Zincul din tabla zincată protejează fierul chiar dacă stratul e zgâriat, pentru că Zn este mai reactiv decât Fe și se oxidează primul. Cositorul (tabla cositorită) protejează doar cât timp stratul e intact: la zgârietură, fierul, mai reactiv, se corodează mai repede.
Ce se cere la BAC
Greșeli care costă puncte
- Spui că anodul pilei este polul pozitiv.
- Inversezi rolurile Pb și PbO₂ la descărcare.
- Uiți că în pilă electronii circulă în firul exterior, ionii prin soluții.
- Scrii ecuația acumulatorului fără H₂SO₄ sau fără coeficientul 2.
Termeni-cheie
- Pila Daniell
- Celulă galvanică Zn | ZnSO₄ ‖ CuSO₄ | Cu, în care reacția Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu produce curent electric.
- Anod (în pilă)
- Electrodul la care are loc oxidarea; în pilă este polul negativ (Zn în pila Daniell).
- Catod (în pilă)
- Electrodul la care are loc reducerea; în pilă este polul pozitiv (Cu în pila Daniell).
- Puntea de sare
- Tub cu soluție de electrolit care închide circuitul prin ioni și menține neutralitatea electrică a celor două soluții.
- Acumulatorul cu plumb
- Pilă reversibilă cu Pb (anod) și PbO₂ (catod) în soluție de H₂SO₄; la descărcare produce curent și formează PbSO₄.
- Coroziune
- Distrugerea metalelor prin reacții chimice sau electrochimice cu mediul (rugina la fier: Fe în prezența O₂ și H₂O).
- Protecție anticorozivă
- Procedee care opresc coroziunea: vopsire, acoperire cu zinc (galvanizare), aliere, protecție catodică cu anod de sacrificiu.