Τι συμβαίνει σε μισό κύτταρο;
1. Αντίδραση οξειδοαναγωγής:
* Οξείδωση: Ένα είδος χάνει ηλεκτρόνια, που οξειδώνεται. Αυτό συμβαίνει στην ανόδου .
* Μείωση: Ένα άλλο είδος κερδίζει ηλεκτρόνια, μειώνοντας. Αυτό συμβαίνει στην κάθοδο .
2. Ηλεκτρόδιο:
* Ένα αγώγιμο υλικό (συνήθως ένα μέταλλο) χρησιμεύει ως ηλεκτρόδιο.
* Το ηλεκτρόδιο λειτουργεί ως επιφάνεια για την αντίδραση οξειδοαναγωγής.
* Διευκολύνει τη μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ των ειδών αντίδρασης και του εξωτερικού κυκλώματος.
3. Ηλεκτρολύτης:
* Το ηλεκτρόδιο βυθίζεται σε διάλυμα ηλεκτρολύτη.
* Ο ηλεκτρολύτης περιέχει ιόντα που μπορούν να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια.
* Παρέχει ένα μέσο για την κίνηση των ιόντων που εμπλέκονται στην αντίδραση οξειδοαναγωγής.
4. Δυναμική διαφορά:
* Το μισό κύτταρο αναπτύσσει ένα συγκεκριμένο ηλεκτρικό δυναμικό, επίσης γνωστό ως δυναμικό ηλεκτροδίου .
* Αυτό το δυναμικό είναι ένα μέτρο της τάσης του ημι-κυψέλης να κερδίσει ή να χάσει ηλεκτρόνια.
5. Εξίσωση μισής αντίδρασης:
* Η χημική αντίδραση που εμφανίζεται σε μισό κύτταρο αντιπροσωπεύεται από μια εξίσωση μισής αντίδρασης.
* Αυτή η εξίσωση δείχνει τα εμπλεκόμενα είδη, τον αριθμό των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται και την κατεύθυνση της ροής ηλεκτρονίων.
Παράδειγμα:ψευδαργύρου μισού κυττάρου
* Half-Cell (άνοδος): Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻ (οξείδωση)
* Χαλκός μισό κύτταρο (κάθοδος): Cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → Cu (s) (μείωση)
Βασικά σημεία:
* Ένα μισό κύτταρο περιέχει μόνο το τμήμα οξείδωσης ή μείωσης της οξειδοαναγωγικής αντίδρασης.
* Τα δύο μισά κύτταρα πρέπει να συνδέονται για να σχηματίσουν ένα πλήρες ηλεκτροχημικό κύτταρο, επιτρέποντας στα ηλεκτρόνια να ρέουν και να ολοκληρώνουν το κύκλωμα.
* Η δυναμική διαφορά μεταξύ των δύο μισών κυττάρων οδηγεί τη ροή των ηλεκτρονίων και παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα.
Εφαρμογές:
Τα μισά κύτταρα χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές, όπως:
* μπαταρίες: Οι μπαταρίες αποτελούνται από δύο ή περισσότερα μισά κύτταρα που συνδέονται σε σειρά για να παράγουν μεγαλύτερη τάση.
* ηλεκτρόλυση: Οι ηλεκτροχημικές διεργασίες όπου χρησιμοποιείται η ηλεκτρική ενέργεια για την οδήγηση μη αντιδράσεων.
* διάβρωση: Κατανόηση των ηλεκτροχημικών διεργασιών που εμπλέκονται στη μεταλλική διάβρωση.
* Electroplating: Επικάλυψη ενός μετάλλου με ένα άλλο μέταλλο χρησιμοποιώντας μια ηλεκτροχημική διαδικασία.
Με την κατανόηση των συστατικών και των αντιδράσεων μέσα σε ένα μισό κύτταρο, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τα θεμελιώδη στοιχεία της ηλεκτροχημείας και το ευρύ φάσμα εφαρμογών της.
