Ηλεκτροχημικά κύτταρα

Τα ηλεκτροχημικά στοιχεία ονομάζονταν συνήθως γαλβανικά ή βολταϊκά στοιχεία, ο Alessandro Volta εφηύρε τον βολταϊκό σωρό που ήταν η πρώτη σύγχρονη ηλεκτρική μπαταρία, εφευρέθηκε το 1800 και το κύριο ερέθισμα για την παραγωγή αυτής της σταθερής πηγής ρεύματος παρεχόταν από τον Luigi Galvani, ωστόσο όταν ο Galvani συμπέρανε ότι οι μύες παράγουν ηλεκτρισμό όταν συσπώνται και αγγίζονται από δύο μέταλλα, ήταν ο Volta που αντιτάχθηκε με το σκεπτικό ότι η ηλεκτρική ενέργεια ήταν μεταλλική, η οποία προκλήθηκε από την αλληλεπίδραση μετάλλων. ηλεκτροχημικά κύτταρα. Ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο αποτελείται από δύο μισά στοιχεία που έχουν ένα ζεύγος ηλεκτροδίων και ηλεκτρολύτη το καθένα.

Ηλεκτροχημικά κύτταρα

Ο κύριος στόχος ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου είναι να παράγει ή να χρησιμοποιεί την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από μια χημική αντίδραση. χημική ουσία που οξειδώνεται στην άλλη που ανάγεται και αυτές οι κυψέλες ονομάζονται γενικά γαλβανικές ή βολταϊκές κυψέλες, ένα από τα πιο συνηθισμένα παραδείγματα είναι μια κανονική κυψέλη 1,5 V, η οποία χρησιμοποιείται τακτικά σε καθημερινές συσκευές όπως π.χ. Τηλεχειριστήρια τηλεόρασης, ρολόγια κ.λπ. Οι ηλεκτροχημικές κυψέλες μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε χημική ενέργεια και αντίστροφα.

Τύποι

Γαλβανικό στοιχείο ή βολταϊκό στοιχείο

Αυτό το κελί πήρε το όνομά του από τον Luigi Galvani και τον Alessandro Volta, μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, μερικά από τα συστατικά των γαλβανικών στοιχείων είναι Ηλεκτρόδια (συνδυασμός ανόδου και καθόδου), Ηλεκτρολύτες (ένα συστατικό βοηθώντας στην κίνηση των ιόντων), Γέφυρα αλατιού (σύνδεση μεταξύ δύο κυψελών), βολτόμετρο (μια συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τάσης), η λειτουργία του γαλβανικού στοιχείου έχει ως εξής, Μόλις ξεκινήσει η αντίδραση οξειδοαναγωγής, η οξείδωση λαμβάνει χώρα στην άνοδο και Η αναγωγή συμβαίνει στην κάθοδο και τα ηλεκτρόνια που παράγονται κατά την οξείδωση ταξιδεύουν στο ημικύτταρο αναγωγής και με τον καιρό το μέγεθος της καθόδου αυξάνεται. Η ηλεκτροκινητική δύναμη εξαρτάται από την κίνηση των ηλεκτρονίων, επομένως και των ηλεκτρολυτών και των ηλεκτροδίων.

Ηλεκτρολυτικό στοιχείο

Αυτό το στοιχείο εκτός από το γαλβανικό στοιχείο είναι εντελώς αντίθετο. αυτό το στοιχείο είναι ένας τύπος ηλεκτροχημικού στοιχείου που παρέχει ηλεκτρική ενέργεια, έτσι ώστε να μπορεί να συμβεί μια μη αυθόρμητη αντίδραση οξειδοαναγωγής, ηλεκτρόλυση σημαίνει θραύση που υποδηλώνει γενική θραύση ή αποσύνθεση. Μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία είναι το πιο συνηθισμένο παράδειγμα ηλεκτρολυτικής κυψέλης. Ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο αποτελείται γενικά από τρία συστατικά την κάθοδο, την άνοδο και τον ηλεκτρολύτη, αυτά τα στοιχεία αποτελούνται συνήθως από δύο μεταλλικούς αγωγούς (ηλεκτρόδια) σε επαφή με έναν ηλεκτρολύτη, τα αρνητικά ιόντα μεταναστεύουν στο θετικό ηλεκτρόδιο (άνοδος) και μεταφέρουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια σε αυτό, γίνονται επίσης νέα ιόντα ή ουδέτερα σωματίδια. Στην καθημερινή μας ζωή, το οξυγόνο και το αέριο υδρογόνο λαμβάνονται από ηλεκτρόλυση από ηλεκτρολυτικά στοιχεία, τα ηλεκτρολυτικά στοιχεία χρησιμοποιούνται επίσης για ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση.

Ηλεκτροχημικά κύτταρα

Λειτουργεί

Τα ηλεκτροχημικά κύτταρα χωρίζονται σε δύο μισά κύτταρα, η οξείδωση και η αναγωγή θα πραγματοποιηθούν σε δύο ξεχωριστά ποτήρια, το ένα ποτήρι περιέχει πλάκα χαλκού βουτηγμένο σε διάλυμα θειικού χαλκού 0,1 M και το άλλο ποτήρι περιέχει πλάκα ψευδαργύρου βυθισμένη σε Διάλυμα θειικού ψευδαργύρου 0,1 M και αυτά συνδέονται με τη βοήθεια μιας γέφυρας άλατος, και αυτή η γέφυρα είναι γεμάτη με ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη ως KCl (ο ηλεκτρολύτης δεν υφίσταται καμία χημική αλλαγή κατά τη χημική διαδικασία), τα άκρα αυτής της γέφυρας καλύπτονται με μαλλί ή βαμβάκι, τώρα η αντίδραση εμφανίζεται ως εξής:

Αυτά τα δύο ηλεκτρόδια συνδέονται με ένα χάλκινο σύρμα και θα μπορούσαμε να ελέγξουμε την ένδειξη σε αμπερόμετρο καθώς υποδεικνύει ότι το ρεύμα ρέει.

Η μισή αντίδραση οξείδωσης λαμβάνει χώρα στην άνοδο:  Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2e–

Η μισή αντίδραση μείωσης λαμβάνει χώρα στην κάθοδο:Cu2+ (aq) + 2e– → Cu(s)

Η άνοδος είναι αρνητικό ηλεκτρόδιο και η κάθοδος είναι θετικό ηλεκτρόδιο, η κίνηση του ηλεκτρονίου είναι από άνοδο σε κάθοδο, τα ιόντα Zn2+ διαλύονται στο διαμέρισμα της ανόδου, ενώ τα ιόντα Cu2+ εναποτίθενται στην κάθοδο και η ουδετερότητα από αυτά τα δύο διαλύματα διατηρείται από τη γέφυρα άλατος παρέχοντας κατιόντα και ανιόντα.

Τώρα η πλήρης αντίδραση κελιού γίνεται:  Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) και έτσι παράγεται ενέργεια σε ηλεκτρική μορφή σε τέτοια ηλεκτροχημικά στοιχεία.

Συμπέρασμα

Η κίνηση των ιόντων συμβαίνει επειδή το ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα παρέχει μια διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο ηλεκτροδίων. η οξείδωση είναι απώλεια ηλεκτρονίων στην άνοδο.