La pila

La scoperta della pila elettrica

Mentre svolgeva esperimenti di elettrostatica su zampe di rana, Luigi Galvani, professore di anatomia all’Università di Bologna, osservò che queste manifestavano violente contrazioni nel momento in cui la macchine emetteva scintille , anche quando non erano a contatto diretto o vicine al generatore elettrostatico. Non solo ma, con somma sorpresa, Galvani si accorse che tali contrazioni apparivano anche in assenza del generatore quando la zampa veniva toccata da un conduttore metallico.

Dai suoi esperimenti, che posero le basi dell’elettrofisiologia, Galvani concluse che esisteva un’elettricità di origine puramente animale. Lo scienziato presentò i propri risultati in due opere che diventarono entrambe molto famose, l’una pubblicata nel 1791 e l’altra nel 1794. Le scoperte decisamente sorprendenti di Galvani suscitarono mmediatamente molto interesse nel mondo scientifico, e a partire dal 1792 Alessandro Volta, che aveva già dato
importanti contributi nell’ambito dell’elettrostatica, pubblicò anche lui le proprie ricerche e gli esperimenti realizzati in questo settore. Volta si convinse però rapidamente che l’elettricità osservata non era originata dagli animali bensì dal contatto fra due metalli diversi.
Fra Volta e Galvani nacque un acceso dibattito che durò fino alla pubblicazione, nel 1800, della lettera in cui Volta annunciava l’invenzione della pila. Viste le straordinarie caratteristiche del nuovo strumento, il trionfo di Volta fu
totale: per la prima volta veniva prodotta corrente continua, nasceva l’elettrodinamica e si aprivano prospettive totalmente nuove nell’ambito dell’elettricità. Nel giro di poco tempo, grazie ai contributi di diversi scienziati, venne stabilita la natura chimica della corrente elettrica e nacque anche un altro nuovo ramo di ricerca, l’elettrochimica.

Come funziona la pila
Alessandro Volta, inventando la pila, non solo aveva costruito il primo generatore di corrente elettrica, ma aveva anche posto le basi per lo studio di un altro settore della scienza dell’elettricità, cioè dell’elettrochimica, che consiste nello studio delle trasformazioni chimiche associate alla creazione di una corrente elettrica e, viceversa, delle trasformazioni chimiche provocate dal passaggio di corrente in una soluzione composta da ioni cioè atomi o molecole che hanno perso o acquistato elettroni diventando carichi elettricamente.

Il funzionamento della pila può essere meglio chiarito osservando il disegno della cella Galvanica.

Nella cella galvanica il contenitore è diviso in due parti da un setto poroso, cioè da una parete che lascia passare
gli ioni da una parte all’altra, ma non permette il miscelamento delle due porzioni di acqua; una delle due parti della cella contiene una soluzione di solfato di zinco, l’altra una soluzione di solfato di rame, essi sono due sali ottenuti facendo reagire chimicamente acido solforico rispettivamente con zinco e rame; questi sali in soluzione si scindono in ioni.
Nel solfato di zinco è immersa una barretta di zinco, in quello di rame una barretta di rame. Queste barrette sono chiamate elettrodi: quello di zinco è l’elettrodo negativo, quello di rame è l’elettrodo positivo. L’elettrodo di zinco “tende a sciogliersi” nella soluzione formando ioni di zinco e liberando elettroni; l’elettrodo di rame tende invece a catturare gli ioni di rame in soluzione trasformandoli in atomi neutri (rame solido).
Congiungendo l’elettrodo negativo con quello positivo,gli elettroni liberati dallo zinco si spostano verso l’elettrodo di rame, costituendo una corrente elettrica continua da un elettrodo all’altro; ci si accorge di ciò inserendo nel filo elettrico una lampadina che si accende.
Dalla prima pila di Volta dovettero passare parecchi anni perché si arrivasse a costruire un generatore di corrente leggero, non ingombrante e senza il rischio di versare liquidi corrosivi come sono quelli della cella Galvanica.

Fu il chimico francese Georges Leclanché che, nel 1865, arrivò a costruire la prima pila a secco, da cui sono derivate tutte le altre che oggi noi utilizziamo.
Il tipo più diffuso di pila a secco è quella di zinco-carbone, in cui l’elettrodo negativo è costituito da un contenitore di zinco che racchiude delle sostanze gelatinose (che sostituiscono le soluzioni di solfato di zinco e di rame) rese solide per l’aggiunta di amido o gesso; l’elettrodo positivo è costituito da una barretta di carbone inserita al centro
della pila. Il tutto è poi rivestito da materiali isolanti (acciaio o plastica, ma anche cartone)

Giulia D.