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Schema di funzionamento di una pila Weston

La pila Weston è una pila a umido, deve il suo nome al chimico inglese Edward Weston che la creò nel 1893.[1][2] È una nota pila di riferimento, utilizzata in laboratorio per la calibrazioni di strumenti di misura quali i voltmetri ed è stata utilizzata come standard internazionale di differenza di potenziale (detta anche forza elettromotrice) dal 1911 al 1990. Da allora è bandita a causa del suo elevato contenuto di mercurio e cadmio, entrambi tossici.

Reazioni chimicheModifica

L'anodo è costituito da un amalgama Cd/Hg al 12,5% in Cd, mentre il catodo è formato da una pasta di solfato mercuroso (Hg2SO4) depositata su mercurio metallico.[3] L'elettrolita è comune alle due celle ed è rappresentato, nella versione originaria ideata da Weston, da una soluzione satura di solfato di cadmio CdSO4; nelle versioni più moderne si utilizza invece una soluzione insatura, onde avere una minore variabilità del potenziale erogato in funzione della temperatura.

Cdamalg. → Cd2+ + 2 e
Eº = −0,403 V
Hg2SO4 + 2 e → 2 Hg + SO42-
Eº = + 0,788 V

Il potenziale di riduzione della prima semireazione (E) equivale a quello standard (Eº) in quanto la concentrazione molare di Cd2+ è circa 1 M (E = Eº = −0,403 V). Il potenziale di riduzione della seconda semireazione deve essere invece corretto secondo l'equazione di Nernst in quanto il solfato mercuroso è un sale insolubile con prodotto di solubilità di 6,0 × 10−7  che comporta una concentrazione molare dello ione Hg2+2 di circa 6,0 × 10−7  M. Tale correzione porta ad un potenziale di riduzione non standard (E) di +0,604 V. La forza elettromotrice della pila originaria (∆E) vale quindi 1,017 V a 20 °C.

UtilizzoModifica

 
Pila Weston

Poiché la pila Weston può stararsi o addirittura danneggiarsi in modo permanente se costretta ad erogare corrente, viene solitamente impiegata nei metodi di misura a ponte (o metodi di zero); tali metodi consistono nel raffrontare la tensione campione della pila Weston con una tensione incognita attraverso un semplice circuito nel quale, manovrando delle resistenze campione, è possibile azzerare la corrente su un galvanometro.

È in grado di erogare una forza elettromotrice costante nel tempo e che presenta piccolissima variazione in funzione della temperatura, conferendo un'elevata riproducibilità della misura.

NoteModifica

  1. ^ (EN) U.S. Patent 494,827, su google.com. URL consultato il 19 gennaio 2016.
  2. ^ P.H. Rieger, Electrochemistry, Springer Science & Business Media, 2012, p. 7, ISBN 9401106916.
  3. ^ Arthur W. Adamson, Trattato di chimica fisica, Piccin Editore, 1976, p. 573, ISBN 8821206564.

Collegamenti esterniModifica

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