Discussione: Curiosità su processi chimici

OPSSS quest mi giunge nuova ai miei tempi a scuola la definivano una corrente galvanica se non ricordo male adesso sono curioso, saluti a te

Dài Franco52, non mollare, pure che ogni tanto ci scorniamo però ogni tanto qualcosa di interessante (per me) ce la trovo.

amir

Originariamente inviata da Franco52

Bisogna cercare di capire, sulla scorta di Beccaria, come fa quella sfilza di rondelle inumidite a “captare” (e forse poi a “raddrizzare”) l’inesauribile energia atmosferica nella “ricarica” automatica successiva ad ogni “scarica”...

questo professor Gaeta invece dovrebbe stare ai Piombi a insegnare la ginnastica ai ragni

bè però qualcosa di interessante c'è, ovvero: se prendiamo una lastra di zinco, una di grafite, e un panno in cotone imbevuto di naoh o di koh inserito tra le due, e sigilliamo il tutto ermeticamente, abbiamo una tensione di circa 1,2 volt. Ora, non essendoci ossigeno per creare quella reazione che permette di far scorrere corrente, perchè ho sempre corrente? vero che è poca, si parla 20uA per centimetro quadro, però c'è, se questa corrente è dovuta all'ossigeno che ossida lo zinco, da dove arriva questo ossigeno? tra l'altro si parla di grafite, non carbone attivo, perchè in quel caso potrei dire che il carbone attivo contiene aria che poco a poco cede l'ossigeno, ma non è questo caso. E in effetti, una volta scarica la "pila", basta attendere un pò di tempo per far si che la pila sia ancora carica.

per l'ossidazione non è sempre necessario l'ossigeno, anzi

ciao

COME NO? apposta si chiama "OSSIDAZIONE", perchè le molecole di ossigeno si attaccano a quelle del metallo, ed il risultato è metallo OSSIDATO e rilascio di elettroni.

Da quel poco che mi ricordo, ossidare vuol dire anche togliere idrogeno, non solo aggiungere ossigeno, p. es. se da KOH riesci a fare K2O, praticamente l' hai ossidato.

dài primus71, svela l' arcano! (per piacere eh)

amir

bè se cosi fosse non sarebbe mica male, se la produzione di corrente è dovuta all'ossidazione del K voul dire che ho fatto un pila che funziona ad acqua, per ricaricarla metto acqua e il K2O ridiventa KOH...

Una reazione si dice di ossidazione, per definizione, quando si ha generalmente una perdita di elettroni o un incremento del numero d'ossidazione.
Redox - Wikipedia, the free encyclopedia
Non c'è nessun obbligo che la reazione debba coinvolgere per forza ossigeno.

Ciao Nabla, potresti darci una spiegazione del perchè la coppia zinco-grafite immersa in naok o koh produce elettricità per un certo periodo per poi andare a ricaricarsi quando stacchi il generatore? forse vi è dello zinco che passiva sulla grafite per poi tornare in soluzione sotto forma di ossido e quindi tornare zinco quando assorbo corrente? no, sarebbe una pila perpetua.... quindi? grazie a cosa ho corrente senza necessità di prima dover caricare questa pila e tenendo conto che non ho un ossidante sull'anodo ma soltanto della grafite? e che il tutto è chiuso a tenuta stagna, quindi senza la possibilità di avere ossigeno atmosferico.

Bene, ho messo in pratica l'espermento che già avevo fatto tempo fà, ma questa volta cercando di capire cosa accade: ho utilizzato una rondella di grafite da 27mm spessa 1mm (tagliata al tornio), 2mm di carta igenica imbevuta di koh al 25%, e una rondella di zinco spessa 0,5mm sempre del diametro di 27mm, il risultato è una pila già carica in grado di erogare 1 milliwatt a centimetro quadro in modo continuo per circa 10 minuiti. Una volta calata la tensione verso lo zero, basta lasciarla a riposo per un paio d'ore e si può nuovamente prelevare il milliwatt per altri 10 minuti, questa prova l'ho fatta per 4 volte, ogni volta c'è un calo di potenza del 10% circa, e credo di aver capito il perchè: anche se non capisco come possa accadere perchè non sono un chimico, lo zinco si ossida, ogni volta che si lascia ferma la pila lo strato di ossido diminuisce(da bianco tende al trasparente), e quindi lo zinco può ancora essere ossidato, però più volte si effettua la scarica e più marcato diventa lo strato di ossido e più tempo serve per farlo diminuire, ma comunque si inspessisce di più, ed ecco perchè cala il rendimento, infatti essendo più ossidato c'è meno superficie a contatto con l'elettrolita e forse l'ossidazione non riesce a proseguire più infondo. Ma se in questa sorta di pila non ho un anodo che offre ossigeno, come fa ad ossidarsi lo zinco? potrei pensare che sia valida la teoria di amir, e quindi che qualche molecola di ossigeno viene ceduta dal koh, infatti non vedo altre ipotesi, perchè se stessi al parere di nabla non dovrei vedere lo zinco ossidato.

Ora 1 milliwatt a centimetro è poco, ma ipotizziamo di avere uno strato di zinco sottilissimo, tipo 0,1mm e uno stato di grafite delle medesime dimensioni, e idem per lo strato imbevuto di koh, e immaginiamo di avere un cubo da 10x10x10mm di lato, il risultato sarebbe una pila in grado di fornire 30 watt senza necessità di essere caricata. (ogni strato ha una superficie di 100cm quadri, e occupa uno spessore di 0,3mm, quindi in un millimetro ho 3 strati in grado di offrire 300 milliwat se messi in parallelo, quindi 0,3 x 100mm = 30 watt).

Siccome lo zinco in qualche modo viene ossidato prelevando corrente, se offro corrente sicuramente lo zinco torna al suo stato originale, e quindi potrei aver realizzato una batteria ricaricabile molto economica e non inquinante, ma nel caso in cui lo zinco col passare del tempo tornasse da se zinco, come noto in queste prove, vorrebbe dire che in qualche modo questa pila potrebbe erogare più corrente di quella che mi serve per ricaricarla, ma qui vado nel paranormale e quindi non mi divulgo oltre

Adesso provo con del nichel al posto della grafite.

Ecco, come sospettavo con il nichel non funziona, inizialmente c'è una tensione di 0,95 volt, appena si applica un carico resitivo minimo cala subito a 0,45 per continuare fino a 0,1-0,2 volt, quindi non resta altro che ipotizzare che la corrente che si ha quando al posto del nichel uso grafite è dovuta all'ossigeno che in qualche modo grazie alla grafite viene offerto allo zinco, e lui in cambio ci da un elettrone

Infatti non a caso quando propongono esperimenti con l'alluminio e l'acqua e sale utilizzano carbone, il fatto che sia "attivo" si differenzia soltanto dalla superficie, infatti avendo a disposizione una superficie di carbone attivo da 10cm quadri dello spessore di 1 millimetro è come avere un metro quadro lineare.

Probabilmente la porosità della grafite permette un minimo di scambio di ossigeno con l'aria, e forse anche se il contenitore è sigillato, l'aria circostante è sufficiente per offrire una certa quantità di ossigeno tale da poter far rilevare quel milliwatt.

Riguardo il discorso dell'autoricarica, ipotizzo semplicemente che accade questo: inizialmente lo zinco si ossida superficialmente, fino al punto di non permettere più all'elettrolita di toccare il metallo, o quantomeno la superficie esposta è limitata, lasciando la pila senza carico accade che parte di questo ossido si discioglie nel koh, infatti l'ossido di zinco è solubile in koh, e quindi la superifice di zinco metallico diventa nuovamente più ampia e pronta per essere ancora ossidata. Ma ad un certo punto la quantità di ossido disciolto in elettrolita è alta, e quindi lo zinco rimane ossidato ed ecco che la pila prima o poi diventerà completamente scarica.

Naturalmente queste sono ipotesi....

Certo però non capisco perchè in questo caso l'ossidazione non permtte più la fornitura di corrente e nelle batterie aria-zinco si, o meglio, in queste lo strato di ossido è piuttosto profondo, nelle prime basta un velo per cessare la corrente.

Ecco, ho fatto 3 cellette del diametro di 2,7cm, con la grafite un pò più spessa per poter infilarci un filo conduttore(spessa 3mm), solite piastrine di zinco, quindi 0,5mm, e 3 feltri da 2mm imbevuti di koh questa volta al 30%, risultato:

tensione iniziale 1,3V
tensione sotto carico 0,91V
potenza continua erogata: circa 0,8mW per centimetro quadro

al momento sono tutte e tre in serie, con attaccato un led bianco da 5mm, la tensione ai capi del led è di 2,75V, la corrente assorbita è di 3,75mA, sono ormai 3 ore che il livello di tensione e corrente non si scosta da quelli sopra scritti.

Chi mi spiega questo fenomeno? premetto che non ho mai caricato queste celle, le ho usate cosi come sono appena montate, racchiuse in una guaina termorestringente in piliolefina per non far evaporare l'elettrolita, chiuse in bustine di plastica dove il passaggio di aria è veramente limitato, e vi allego una foto:

Tecnonick, sei grande!
Perchè non provi con la ferrite magnetizzata?

Ciao Franco, con la ferrite? come mai questa idea?

Il led è ancora acceso , ho notato un altra cosa: se uso il rame al posto della grafite si forma idrogeno sul rame, mentre con la grafite no. Il rame tira più corrente rispetto alla grafite, ma ha una tensione più bassa, ps. lo zinco effettivamente si ossida, sia nel caso in cui uso rame che con la grafite.

E il silicio monocristallino al posto dello zinco?
Puoi adattare una vecchia cella fotovoltaica....

Il led non si spegne, la tensione è stabile, come la corrente erogata, però mi ero sbagliato, infatti facendo un prova al microscopio ho notato che la grafite produce anche lei idrogeno, ma molto meno rispetto al rame, però rispetto al rame è minore anche la corrente erogata.

Una prova col silicio si potrebbe fare, però non ho celle dalle quali ricavare il silico. In teoria la coppia grafite-silicio quanta tensione dovrebbe dare a vuoto?

Allora, non ci capisco molto, ma qualcuno mi da una spiegazione dettagliata di cosa accade?

tratto da wikipadia:

La pila, in chimica, è un dispositivo che converte energia chimica in energia elettrica.

All'interno di una pila avviene una reazione di ossido-riduzione in cui una sostanza subisce ossidazione, perdendo elettroni, ed un'altra subisce riduzione, acquistandoli. Data la sua configurazione, la pila consente di intercettare e sfruttare il flusso di elettroni tra le due sostanze. Tale flusso genera una corrente elettrica continua, il cui potenziale elettrico è funzione delle reazioni di ossidazione e riduzione che vi avvengono. Una pila si scarica quando queste reazioni chimiche raggiungono lo stato di equilibrio.

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Quindi, nel caso mio ho lo zinco che dovrebbe perdere elettroni ossidandosi, e questo pare accada, infatti lo zinco si ossida, anche se l'ossido che si forma è scuro e non bianco come dovrebbe essere, quindi mi chiedo: questo "ossido" non è che forse è rame sotto forma di particelle ossidate? infatti c'è un ossido di rame che è nero, insomma cosa cavolo accade in modo dettagliato e a livello molecolare? e se il rame acquista elettroni perchè il suo aspetto non cambia? perchè ho sviluppo di gas?

Tecnonick
guarda cosa ho trovato:

Elettricità dall'acqua | Facebook

Ciao Franco, sai cos'è il problema? i 10uW, sono veramente pochi, quanto spazio necessiterebbe per far su un generatore decente? e il costo del silicio ne vale la candela? poi non è che si comporta come un fotovoltaico anche in acqua? in fin dei conti il silicio monocristallino è utilizzato per questo, al posto delle linee conduttrici ci metti l'acqua e il pezzo di grafite? e poi, chi mi dice che non si ossida? e che quindi la corrente generata è dovuta sempre ad una reazione redox?


e aggiungerei:

leggendo come ha fatto l'esperimento, dice di aver utilizzato i carboncini delle pile zinco-carbone, questi sicuramente sono sporchi di biossido di manganese e contengono anche tracce di cloruro di ammonio o coloruro di zinco, quindi l'acqua sarà dientata leggermente conduttiva, e quindi è probabile che ci sia la reazione redox.

Tecnonick, visto che sei sempre così disponibile,
mi puoi dare un tuo parere sul chemalloy:

Thermalloy US Patent # 2,796,345 ~ Samuel Freedman

Bè il mio modestissimo parere potrebbe essere simile al precedente, perchè in fin dei conti abbiamo sempre una lega metallica immersa in acqua, l'acqua se non è demineralizzata conduce corrente, ed è sufficiente un qualsiasi metallo per produrre tensione, la grafite fa da anodo, ed in effetti come descritto nella lega CHEMALLOY c'è produzione di idrogeno oltre che di elettricità, essendo talmente minima la corrente erogata lo è anche l'ossidazione del metallo, quindi forse difficile da vedere a occhio. Anche in questa lega è presente lo zinco, e ti posso assicurare una cosa: lo stesso discorso che fanno nella descrizione della lega vale anche se usi della grafite e un pezzo di zinco, infatti qesto eroga sempre corrente, poca ma c'è, e se sostituisci l'acqua o l'elettrolita torna nuovamente a erogare più corrente(ma mai come inizialmente, perchè comunque c'è uno strato di ossido che limita la superficie a contatto con l'elettrolita).

come costruire celle fotovoltaiche con un rendimento del 90%:

Alvin Marks - Lepcon& Lumeloid -- 90% efficient solar-electric power conversion -- articeles & patents

Un bel sito dove fanno alcuni esperimenti chimici molto simpatici: Home | Chem Toddler

Sto preparando il seguente esperimento con la speranza di ricavare polvere di carbonio dalla CO2.
Con riferimento al post 181, carico il contenitore con atmosfera pura di CO2.
Dentro il contenitore svuotato dall'acqua eseguo un arco voltaico con elettrodi di acciaio , non di carbone, perchè altrimenti produrrei CO.
Io vorrei invece spaccare la molecola di CO2 in carbonio e ossigeno.
Il carbonio si dovrebbe depositare sul fondo del recipiente come polvere nera.
In questo modo otterrei un combustibile dal un gas poco gradito.
Vorrei sentire il parere di qualche esperto per consigli su come eseguire l'esperimento.