elettrochimica - evoluzione della pila
Evoluzione della pila
Pila Wollaston o a "tazze"

La pila di Wollaston, meglio conosciuta con il nome di "pila a tazze", un'altra modificazione della pila a colonna di Alessandro Volta. In questo tipo di pila è più facilmente distinguibile la netta disposizione in serie dei singoli elementi che la costituiscono ovviamente con lo scopo di accrescere la forza elettromotrice (fem) complessiva del dispositivo.

In quanto modificazione della pila di Volta, è evidente che i conduttori di prima classe non possono che essere lamine di rame e lamine di zinco, mentre il conduttore di seconda classe (si ricordi che questo tipo di pile sono tutte ad un solo liquido) è generalmente un soluzione acquosa d'acido solforico diluito (ma, volendo, anche il comune cloruro di sodio può andare più che bene). L'importante è aumentare la conduzione elettrolitica, decisamente scarsa per l'acqua pura. Un minimo di attenzione richiede invece la disposizione degli elementi e il conteggio delle coppie che vanno a formare la pila, la quale risulta così costruita.

Una struttura in legno ha il compito di sostenere un'asta di legno alla quale sono fissati tutti i conduttori di prima classe (che chiameremo per semplicità, anche se impropriamente, elettrodi). Gli elettrodi possono essere immersi, abbassando l'asta, nel conduttore di seconda classe, il quale è ospitato in un numero opportuno di recipienti di vetro, le tazze appunto, da cui il nome alternativo del dispositivo in questione. Estraendo gli elettrodi, la pila cessa ovviamente di funzionare ed essa più essere così conservata fino a quando non sia nuovamente richiesto il suo utilizzo per condurre qualche esperimento.

Partendo dalla sinistra della figura, una piccola lamina di rame C saldata ad una grossa piastra Z di zinco. Questo è il polo negativo della pila ovvero l'anodo della pila. Una seconda lamina di rame, a, grande come quella di zinco, la circonda senza toccarla. Ciò forma la prima coppia o elemento della pila e un simile espediente costruttivo permette di aumentsare la superficie degli elettrodi, assai minore disponendoli solamente uno di fronte all'altro. La lamina di rame è saldata (tramite la linguetta di rame O) ad un seconda lamina di zinco Z' ed essa nuovamente circondata da una piastra di rame d, formando con essa la seconda coppia. Appare evidente che le piastre di zinco e di rame immerse in una stessa tazza sono unite a lastre differenti ovvero pescanti nel conduttore di seconda classe di una diversa tazza. Il polo positivo corrisponde all'ultimo rame m.

La schematizzazione IUPAC della pila a trogoli è la stessa della pila a colonna, cioè: Zn | H2SO4 (aq., dil.) | Cu. Infatti la lamina di zinco di ciascun elemento costituisce il polo negativo, mentre la lamina di rame è il polo positivo. La soluzione diluita di acido solforico, ovvero il conduttore di seconda classe, diminuisce di concentrazione con il funzinamento, dal momento che al catodo si forma idrogeno secondo la semireazione di riduzione 2H+ + 2e- => H2 (con le soluzioni saline gli ioni H+ vengono ottenuti dall'acqua). Quindi l'elettrodo di rame è inerte. Ne segue che, pur eliminando l'inconveniente dei trafilamenti di liquido dai feltrini della pila di Volta, anche nella pila di Wollaston, non essendo cambiata la reazione di ossidoriduzione spontanea che "muove" la pila, essa presenta l'inconveniete della polarizzazione. Infatti, dopo un breve periodo di funzionamento continuato, la superficie degli elettrodi di rame si riempie di microbollicine di idrogeno gassoso che bloccano il corretto funzionamento del dispositivo elettrochimico.