Differenza tra cellule primarie e secondarie

Differenza principale - Cellula primaria vs secondaria

Le batterie sono cellule che possono generare elettricità. Una batteria può avere una o più celle elettrochimiche ed è composta da terminali che possono essere collegati con dispositivi esterni che funzionano con un alimentatore. Le celle primarie e secondarie sono due tipi di batterie. La principale differenza tra le celle primarie e secondarie è quella le celle primarie possono essere utilizzate solo una volta mentre le celle secondarie possono essere utilizzate più di una volta.

Aree chiave coperte

1. Cosa sono le cellule primarie
      - Definizione, struttura, reazioni chimiche
2. Cosa sono le cellule secondarie
      - Definizione, struttura, reazioni chimiche
3. Qual è la differenza tra cellule primarie e secondarie
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: batteria, cella primaria, cella secondaria, anodo, catodo, elettricità

Cos'è una cella primaria?

Vengono anche chiamate celle primarie o batterie primarie batterie non ricaricabili. Ciò è dovuto principalmente al fatto che queste batterie non possono essere ricaricate quando sono esaurite e smettono di funzionare. Sebbene non siano riutilizzabili, le celle primarie sono molto utili per immagazzinare energia per l'utilizzo a lungo termine perché il loro tasso di autoscarica è relativamente basso. Pertanto, il loro uso può essere osservato nei pacemaker di servizio nei cardiopatici, nei contatori intelligenti e nelle campagne militari in cui la ricarica è impraticabile e impossibile

Le cellule primarie non sono ricaricabili a causa delle reazioni chimiche che avvengono all'interno della batteria, che sono irreversibili. Le reazioni chimiche utilizzano tutte le sostanze chimiche presenti nella cellula e quando tutte le specie chimiche vengono utilizzate, la produzione di energia viene interrotta.

Una batteria primaria o una cella primaria è composta da un anodo (estremità con carica positiva) e catodo (estremità con carica negativa). La grafite viene solitamente utilizzata come catodo e lo zinco viene utilizzato come anodo. Reazioni di ossidazione si verificano nell'anodo dove gli elettroni sono donati al circuito e le reazioni di riduzione si verificano nel catodo dove gli elettroni sono accettati dall'esterno. C'è anche un elettrolito che è utile per creare un passaggio per la corrente elettrica. L'elettrolita è composto da ioni caricati elettricamente che possono trasportare la loro carica tra catodo e anodo.  

Figura 1: una batteria primaria con un anodo di zinco e un catodo di rame

Un esempio comune di cella primaria è Cellula di Leclanche. È composto da un anodo di zinco e un catodo di grafite porosa. L'elettrolito presente all'interno della batteria è una miscela umida di NH₄Cl (cloruro di ammonio), cloruro di zinco (ZnCl₂) e diossido di manganese (MnO₂). Le reazioni chimiche che si verificano all'interno della cellula possono essere fornite come di seguito.

Anodo: Zn_(S) → Zn²⁺_(Aq)       +       2e

Catodo: 2NH₄⁺_(Aq)    +    2e → 2NH_{3 (g)}   +    H_{2 (g)}

Due gas NH₃ e H₂ sono prodotti nel catodo. Ma questi gas parteciperanno di nuovo alle reazioni come mostrato di seguito.

2NH_{3 (g)} + Zn²⁺_(Aq) → [Zn (NH₃)₂]²⁺_(Aq)

2MnO_{2 (s)} + H_{2 (g)} → Mn₂O_{3 (s)} +H₂O_(L)

Cos'è una cella secondaria?

Le celle secondarie sono anche conosciute come batterie secondarie o batterie ricaricabili. Queste batterie possono essere utilizzate più volte poiché possono essere caricate quando smettono di funzionare. Le reazioni chimiche che si verificano in queste batterie sono reversibili. Ciò significa che tali reazioni possono essere invertite applicando una carica elettrica. Ma a differenza delle batterie primarie, le batterie secondarie devono essere caricate prima dell'uso. I caricabatterie sono utilizzati per il processo di ricarica.

Diverse batterie secondarie offrono diverse funzioni. Pertanto, l'utente dovrebbe sapere quale tipo di batteria dovrebbe essere utilizzato per una particolare necessità.

Queste batterie hanno anche un catodo e un anodo come le batterie primarie. Le reazioni di riduzione si verificano nel catodo mentre le reazioni di ossidazione si verificano nell'anodo. Un buon esempio per le celle secondarie è la batteria di accumulo / acido di piombo. Le reazioni che si verificano all'interno di quella cella sono mostrate di seguito.

Catodo: PbO_{2 (s)}   +   HSO₄^-_(Aq)   +   3H⁺_(Aq) +   2e → PbSO_{4 (s)}   +   H₂O_(L)

Anodo: Pb (s) + HSO₄^-_(Aq)   → PbSO_{4 (s)}     +   H⁺_(Aq)    +   2e  

Figura 2: schema della batteria al piombo.

Differenza tra cellule primarie e secondarie

Definizione

Celle primarie: Le celle primarie sono batterie che non possono essere ricaricate o riutilizzate. 

Celle secondarie: Le celle secondarie sono batterie che possono essere ricaricate e riutilizzate.

Reazioni chimiche

Celle primarie: Nelle cellule primarie si verificano reazioni irreversibili.

Celle secondarie: Nelle cellule secondarie si verificano reazioni reversibili.

uso

Celle primarie: Le celle primarie possono essere utilizzate solo una volta.

Celle secondarie: Le cellule secondarie possono essere utilizzate più di una volta.

Importanza

Celle primarie: Le cellule primarie possono produrre corrente immediatamente; quindi, sono utilizzati in dispositivi portatili.

Celle secondarie: Le cellule secondarie dovrebbero essere caricate prima dell'uso. Quindi possono essere utilizzati nelle automobili.

Tasso di autoscarica

Celle primarie: Le cellule primarie hanno tassi di autoscarica inferiori e possono essere utilizzate per la conservazione a lungo termine dell'energia.

Celle secondarie: Le cellule secondarie hanno una maggiore velocità di autoscarica rispetto alle cellule primarie. 

Conclusione

Le batterie sono molto importanti nelle applicazioni tecnologiche. Tutte le batterie sono fatte di celle elettrochimiche. Le celle primarie e secondarie sono due tipi di batterie che sono utili nella vita di tutti i giorni. La principale differenza tra le cellule primarie e secondarie è che le cellule primarie possono essere utilizzate solo una volta, mentre le cellule secondarie possono essere utilizzate più di una volta.

Riferimenti:

1. "Batteria primaria e secondaria". Batteria di accumulatori di piombo I. N.p., n.d. Web. Disponibile qui. 12 giugno 2017. 
Libretexts. "Batterie ricaricabili". LibreTexts di chimica. Libretexts, 22 gennaio 2017. Web. Disponibile qui. 12 giugno 2017. 

Cortesia dell'immagine:

1. "Batteria primaria dipinta a mano" di 脂肪 酸钠 - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Scaricato" (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia