Ηλεκτροχημικό στοιχείο
Ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο είναι μια συσκευή που μπορεί είτε να παράγει ηλεκτρισμό από χημικές αντιδράσεις είτε μια αντίδραση με τη βοήθεια ηλεκτρισμού. Τα ηλεκτροχημικά στοιχεία είναι δύο τύπων - το γαλβανικό στοιχείο και το ηλεκτρολυτικό στοιχείο. Ένα γαλβανικό στοιχείο είναι επίσης γνωστό ως βολταϊκό στοιχείο και παράγει ηλεκτρισμό από χημικές αντιδράσεις. Το ηλεκτρολυτικό στοιχείο είναι ένας τύπος ηλεκτροχημικού στοιχείου που δημιουργεί μια χημική αντίδραση με τη βοήθεια ηλεκτρισμού.
Κατασκευή και εργασία ηλεκτροχημικού στοιχείου
Γενικά, ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο έχει τρία μέρη - έναν ηλεκτρολύτη και δύο ηλεκτρόδια. Τα ηλεκτρόδια είναι δύο τύπων - μια κάθοδος και μια άνοδος. Μια άνοδος είναι ένα ηλεκτρόδιο που συνδέεται με τον θετικό ακροδέκτη της εξωτερικής τάσης. Μια κάθοδος είναι ο αρνητικός ακροδέκτης της εξωτερικής τάσης. Στην περίπτωση ενός γαλβανικού στοιχείου, χρησιμοποιούνται δύο τύποι ηλεκτρολυτών. Το ηλεκτρόδιο από ένα συγκεκριμένο μέταλλο βυθίζεται στο ποτήρι ζέσεως που περιέχει ένα πλούσιο σε ηλεκτρολύτη διάλυμα του ίδιου μεταλλικού ιόντος. Για παράδειγμα, αν πάρουμε ηλεκτρόδια ψευδαργύρου και χαλκού, βυθίζονται σε ένα υδατικό διάλυμα των μεταλλικών τους αλάτων όπως το ZnSO
4 και CuSO
4 . Η ημιαντίδραση αναγωγής συμβαίνει στο δοχείο με την κάθοδο και η ημιαντίδραση οξείδωσης συμβαίνει στο δοχείο με μια άνοδο. Αυτά τα δύο δοχεία με τις ημιαντιδράσεις αναγωγής και οξείδωσης συνδέονται με τη βοήθεια μιας γέφυρας αλατιού ή ενός αγώγιμου σύρματος. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα σχηματίζεται όταν τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από το ένα δοχείο στο άλλο. Στην περίπτωση ενός ηλεκτρολυτικού στοιχείου, το στοιχείο έχει τρία μέρη – έναν ηλεκτρολύτη και δύο ηλεκτρόδια. Όπως το γαλβανικό στοιχείο, το ηλεκτρολυτικό στοιχείο έχει μια κάθοδο και μια άνοδο, με την κάθοδο να συνδέεται στον αρνητικό ακροδέκτη της εξωτερικής τάσης και την άνοδο να συνδέεται με τον θετικό ακροδέκτη της εξωτερικής τάσης. Όταν η εξωτερική τάση εφαρμόζεται στα ηλεκτρόδια, τα ιόντα που υπάρχουν στον ηλεκτρολύτη μετακινούνται προς τα ηλεκτρόδια αντίθετων φορτίων. Ωστόσο, η εξωτερική τάση που εφαρμόζεται πρέπει να είναι πολύ σταθερή για να αποσυντεθεί ο ηλεκτρολύτης.
Αναπαράσταση ηλεκτροχημικού στοιχείου
Ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο αποτελείται από ένα θετικό ηλεκτρόδιο και ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο. Το ηλεκτρολυτικό διάλυμα που περιέχει τους δύο τύπους ηλεκτροδίων ονομάζονται μισά κύτταρα και αναπαρίστανται με συγκεκριμένο τρόπο κατά τη μελέτη της ηλεκτροχημείας.
Βήματα για την αναπαράσταση ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου
- Μια γαλβανική ηλεκτροχημική κυψέλη μπορεί να αναπαρασταθεί γράφοντας την άνοδο στην αριστερή πλευρά και την κάθοδο στη δεξιά πλευρά.
- Η άνοδος αντιπροσωπεύεται από τη στερεά φάση ή το μέταλλο πρώτα, ακολουθούμενη από τον ηλεκτρολύτη. Η κάθοδος του στοιχείου αναπαρίσταται γράφοντας πρώτα τον ηλεκτρολύτη και μετά τη μεταλλική και τη στερεά φάση.
- Το μέταλλο και το κατιόν χωρίζονται με ερωτηματικό ή ευθεία κάθετη γραμμή. Η συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη αναφέρεται επίσης εντός του βραχίονα αμέσως μετά το κατιόν.
- Η γέφυρα αλατιού αντιπροσωπεύεται από δύο κάθετες γραμμές.
Παραδείγματα αναπαράστασης ηλεκτροχημικών στοιχείων
- Ni-AgNO3 ( αναπαράσταση ενός στοιχείου που περιέχει ηλεκτρόδια νικελίου και αργύρου)
Η αντίδραση οξείδωσης περιλαμβάνει την ακόλουθη εξίσωση:Ni(s)→Ni
2 +Η αντίδραση αναγωγής περιλαμβάνει την ακόλουθη εξίσωση:2Ag+(aq) + 2e- → 2Ag(s)Η όλη αντίδραση μπορεί να γραφτεί ως:Ni(s) + 2Ag+(aq) → Ni
2 + (aq) + 2Ag(s)Αυτό μπορεί να γραφτεί ως η έκφραση που δίνεται παρακάτω:Ni | Ni
2 + (aq) || Ag+(aq) | Ag(s)
- Cu-AgNO3 (αναπαράσταση κυψέλης που περιέχει ηλεκτρόδια χαλκού και αργύρου)
Το μισό οξείδωσης της αντίδρασης:Cu → Cu
2 + + 2e-Το μισό αναγωγής της αντίδρασης:2Ag+ +2e- → 2AgΗ πλήρης αντίδραση:Cu + 2Ag+ → Cu
2 + + 2AgΤο κελί αντιπροσωπεύεται ως Cu(s) | Cu
2 +(aq) || Ag+ (aq) | Ag(s)
Συμπέρασμα
Ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για την παραγωγή χημικών αντιδράσεων ή χρησιμοποιεί χημικές αντιδράσεις για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Τα ηλεκτροχημικά κύτταρα είναι δύο τύπων - τα γαλβανικά στοιχεία και τα ηλεκτρολυτικά στοιχεία. Το ηλεκτροχημικό στοιχείο αντιπροσωπεύεται με το διαχωρισμό της ανόδου και της καθόδου του στοιχείου με τη βοήθεια δύο ράβδων ή ευθειών γραμμών. Αυτές οι διπλές ευθείες γραμμές αντιπροσωπεύουν τη γέφυρα αλατιού. Η κάθοδος τοποθετείται στα δεξιά και η κατοικία τοποθετείται στα αριστερά. Οι στερεές-υγρές ή υδατικές φάσεις διαχωρίζονται με τη βοήθεια απλών ευθύγραμμων ράβδων. Η αναπαράσταση ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου περιλαμβάνει όλα τα συστατικά που εμπλέκονται στο ηλεκτροχημικό στοιχείο - τα μέταλλα, τα μεταλλικά ιόντα και τη γέφυρα αλατιού.
Σχετικές σελίδες | Ειδοποιήσεις JEE | Υλικό μελέτης JEE |
| Διαφορά μεταξύ JEE | Σημαντικές φόρμουλες JEE |
| Συμβουλές για τις εξετάσεις JEE | Πλήρες φόρμες JEE |
| Μέσες τετραγωνικές ταχύτητες ρίζας | Τύπος ακτινωτών και γωνιακών κόμβων |
| Μαγνητικές ιδιότητες των στοιχείων d-Block | Περιορισμοί της θεωρίας του Arrhenius |
| Η εξίσωση Nernst και οι εφαρμογές της | Θεωρίες γαλακτωματοποίησης |
