Costruiamo Una Pila Elettrica Al Limone

Propongo una attività didattica già svolta con i miei alunni: si tratta di costruire una pila elettrica…al limone!

Sì, avete inteso correttamente. Il succo del limone e le lamine di zinco e di rame saranno i costituenti della nostra pila che accenderà una spia luminosa.

Vediamo di cosa abbiamo bisogno per realizzare la nostra pila elettrica al limone.

Materiali:  quattro limoni freschi e belli grossi; strisce di rame e zinco delle dimensioni 2 cm x 5 cm; un LED che per accendersi richiede poca corrente. E’ utilizzato per le spie delle auto oppure in elettronica, per cui è facilmente reperibile a poco prezzo nei negozi di elettronica. Infine, un filo elettrico di rame isolato.

Attività. 1. Praticare un piccolo foro nella parte superiore delle strisce per realizzare i collegamenti. Per le strisce di rame si può utilizzare un filo di rame di circa 3 mm di spessore, acquistabile nei negozi di materiale elettrico. 2. Battere il filo con il martello per ridurlo ad uno spessore sottilissimo, ottenendo delle lamine di 5 mm. 3. Per lo zinco, si possono utilizzare vecchie batterie di pile tascabili, che saranno aperte con cura. 4. Incidere il limone per ottenere delle tacche di larghezza pari a quella delle strisce di rame e zinco. La distanza tra tacca e tacca deve essere di appena 1 cm. 5. Inserire le strisce nelle tacche in modo alternato, facendo attenzione che in ogni limone le due strisce di rame e di zinco non si tocchino nemmeno al suo interno e siano parallele, l’una di fronte all’altra. 6. Collegare le diverse lamine con il filo elettrico, fissato ai fori e infine collegare il LED. 7. Poiché il LED dà poca luce, aggiungere al circuito elettrico in serie, se si vuole ottenere una maggiore luminosità, altri limoni e strisce di zinco e rame.

La corrente elettrica può essere misurata, se si dispone di uno strumento molto sensibile. Terminato l’esperimento, le strisce di rame e zinco devono essere ripulite con cura per un successivo utilizzo.

E’ scontato che i limoni utilizzati nell’esperimento non sono più commestibili.

(L'immagine utilizza un solo limone e non ha il led, ma il funzionamento è analogo a quello dell'attività da me illustrata in cui sono utilizzati quattro limoni)

Riflessione sull’attività svolta.
La pila realizzata, secondo le modalità indicate, è simile, nel principio di funzionamento, a quella costruita da Alessandro Volta: due metalli (rame e zinco) separati da una soluzione acida. Nella nostra pila, la soluzione acida è costituita dal succo del limone (contenente il 5-7% di acido citrico) che separa le due sottili lamine di rame e di zinco.

Ma come ha origine l’energia elettrica che fa illuminare il LED? In parole povere, gli atomi di rame (Cu) attirano gli elettroni verso di sé con una forza maggiore di quanto non facciano gli atomi di zinco (Zn). Questo flusso di elettroni genera appunto l'energia elettrica necessaria a far funzionare il LED.

La pila al limone non è altro che è un semplice esempio di cella galvanica che trasforma l’energia chimica (contenuta nel limone) in energia elettrica. E’ quindi un dispositivo che permette di compiere un lavoro (accendere una lampadina, alimentare un orologio) sfruttando la corrente elettrica generata da reazioni chimiche, più precisamente da reazioni di ossidoriduzione.

Il fatto meraviglioso  è che quattro limoni riescono ad  accendere un LED, che funziona  grazie alla debole energia elettrica generata dalla lenta trasformazione biochimica del succo acido quando  viene a contatto con il rame e lo zinco. I due metalli fanno sì, che l’energia solare accumulata dai limoni durante i mesi della maturazione, riaffiori e si sprigioni facendo funzionare un LED.

L’energia elettrica si è sviluppata quindi a spese del metallo zinco che si è corroso: infatti, quando si estrae, dopo un certo tempo, la lamina di zinco dal limone si può verificare che non è più lucida come all’inizio dell’esperimento. Questo fenomeno di corrosione rientra in quello più vasto che riguarda i fenomeni elettrochimici.

L’attività può continuare chiedendo ai ragazzi di disegnare nel quaderno di laboratorio le parti essenziali della pila realizzata.

Altre possibilità di sviluppo didattico potrebbero consistere nel sollecitare i ragazzi con le seguenti riflessioni.

-  Saresti capace di individuare il polo positivo e quello negativo della pila?
-  La costruzione della pila elettrica sembra un gioco da ragazzi. Eppure quando fu realizzata da Alessandro Volta alla fine del 1700 fu un grande evento. Per la prima volta l’uomo aveva a disposizione uno strumento di produzione di elettricità, cioè per la prima volta aveva a portata di mano l’elettricità per studiarne i fenomeni. Ma doveva passare molto tempo prima che la luce elettrica entrasse nelle case. A proposito, sai chi inventò e come funziona una lampada elettrica a incandescenza?

Il filmato mostra come si costruisce una pila al limone. Al posto delle lamine metalliche sono utilizzati un chiodo rivestito di zinco e una moneta di rame.






Il percorso didattico potrebbe proseguire con un approfondimento storico su Alessandro Volta. Utili le risorse rese disponibli dal Museo Elettrico Virtuale. L'immagine mostra un prototipo della pila di Volta.



Molto interessanti anche le pagine del dipartimento di Fisica  "A. Volta" dell'Università degli Studi di Pavia.