Γιατί ο ψευδάργυρος και ο χαλκός δημιουργούν υψηλότερη τάση από ό, τι στο κύκλωμα;

Ο ψευδάργυρος και ο χαλκός δεν δημιουργούν υψηλότερη τάση από τον χαλκό μόνο σε ένα κύκλωμα. Στην πραγματικότητα, ο ψευδάργυρος τυπικά σχηματίζει το αρνητικό ακροδέκτη (ανόδου) ενός βολταϊκού κυττάρου όταν συνδυάζεται με χαλκό επειδή είναι πιο αντιδραστικό και υφίσταται οξείδωση πιο εύκολα. Η διαφορά στην αντιδραστικότητα μεταξύ των δύο μετάλλων οδηγεί τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που παράγουν τάση σε ένα βολταϊκό κύτταρο.

Όταν ο ψευδάργυρος και ο χαλκός συνδέονται σε ένα κύκλωμα, συμβαίνουν οι ακόλουθες αντιδράσεις:

1. Οξείδωση στο ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου (άνοδος):

Zn (s) → Zn^(2+) (aq) + 2e-

Τα άτομα ψευδαργύρου χάνουν δύο ηλεκτρόνια και διαλύονται στον ηλεκτρολύτη ως θετικά φορτισμένα ιόντα ψευδαργύρου (Zn^(2+)). Αυτά τα ηλεκτρόνια είναι διαθέσιμα στο κύκλωμα.

2. Μείωση στο ηλεκτρόδιο χαλκού (Cathode):

Cu^(2+) (aq) + 2e- → cu (s)

Τα ιόντα χαλκού στο ηλεκτρολύτη κερδίζουν δύο ηλεκτρόνια από το κύκλωμα και κατατίθενται ως άτομα χαλκού στο ηλεκτρόδιο χαλκού.

Αυτή η αντίδραση οξειδοαναγωγής δημιουργεί μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των ηλεκτροδίων ψευδαργύρου και χαλκού. Το ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου γίνεται αρνητικά φορτισμένο λόγω των υπερβολικών ηλεκτρονίων, ενώ το ηλεκτρόδιο χαλκού γίνεται θετικά φορτισμένο λόγω των ιόντων χαλκού που προσελκύουν τα ηλεκτρόνια. Αυτή η διαφορά δυναμικού οδηγεί τη ροή των ηλεκτρονίων στο κύκλωμα, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

Η αντοχή της παραγόμενης τάσης εξαρτάται από τη διαφορά στα δυναμικά μείωσης μεταξύ των υλικών ανόδου και καθόδου. Σε αυτή την περίπτωση, το τυπικό δυναμικό μείωσης του Zn^(2+) / Zn είναι -0,76 V, ενώ το Cu^(2+) / Cu είναι +0,34 V. Η συνολική τάση κυττάρων είναι περίπου η διαφορά μεταξύ αυτών των δυνατοτήτων, που είναι περίπου 1,1 V.

Η χρήση άλλων μετάλλων με πιο ακραία τυποποιημένα δυναμικά μείωσης μπορεί να αποδώσει υψηλότερες εξόδους τάσης από βολταϊκά κύτταρα.