Πώς μπορείτε να αντιστρέψετε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής στο βολταϊκό κύτταρο;
* Τα βολταϊκά κύτταρα έχουν σχεδιαστεί για αυθόρμητες αντιδράσεις: Ένα βολταϊκό κύτταρο αξιοποιεί την ενέργεια που απελευθερώνεται από μια αυθόρμητη οξειδοαναγωγική αντίδραση για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Η αντίδραση προχωρά προς την κατεύθυνση που ευνοεί την απελευθέρωση της ελεύθερης ενέργειας.
* Τα ηλεκτρολυτικά κύτταρα προορίζονται για μη αντιδράσεις: Για να αναγκάσετε να συμβεί μια μη νυχτερινή οξειδοαναγωγική αντίδραση, χρειάζεστε ένα ηλεκτρολυτικό κύτταρο. Αυτός ο τύπος κυττάρου χρησιμοποιεί μια εξωτερική πηγή ενέργειας (όπως μια μπαταρία) για να παρέχει την ενέργεια που απαιτείται για την οδήγηση της αντίδρασης στην μη προσωπική κατεύθυνση.
Εδώ μπορείτε να επιτύχετε την επίδραση της αντιστροφής μιας οξειδοαναγωγικής αντίδρασης σε ένα βολταϊκό κύτταρο:
1. Αλλάξτε τις συνθήκες: Μπορείτε να χειριστείτε τις συνθήκες ενός βολταϊκού κυττάρου για να μετατοπίσετε την ισορροπία της αντίδρασης. Για παράδειγμα, θα μπορούσατε:
* Αυξήστε τη συγκέντρωση προϊόντων: Αυτό θα ευνοήσει την αντίστροφη αντίδραση.
* Μειώστε τη συγκέντρωση των αντιδραστηρίων: Αυτό θα ευνοήσει επίσης την αντίστροφη αντίδραση.
* Αλλάξτε τη θερμοκρασία: Η κατεύθυνση της αντίδρασης μπορεί να επηρεαστεί από τις μεταβολές της θερμοκρασίας, ανάλογα με την αλλαγή ενθαλπίας της αντίδρασης.
2. Χρησιμοποιήστε ένα ηλεκτρολυτικό κύτταρο: Ο πιο άμεσος τρόπος για να αναγκαστεί μια αντίδραση να συμβεί προς την αντίθετη κατεύθυνση είναι η χρήση ενός ηλεκτρολυτικού κυττάρου.
* Συνδέστε το βολταϊκό κύτταρο αντίστροφα: Αυτό σημαίνει τη σύνδεση του θετικού τερματικού της εξωτερικής πηγής ενέργειας στον αρνητικό τερματικό του βολταϊκού κυττάρου και αντίστροφα.
* Παρέχετε αρκετή ενέργεια: Η εξωτερική πηγή ενέργειας πρέπει να παρέχει αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσει τη διαφορά δυναμικού του βολταϊκού κυττάρου και να οδηγήσει την αντίδραση στην αντίθετη κατεύθυνση.
Παράδειγμα:
Εξετάστε ένα απλό βολταϊκό κύτταρο χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου και ένα ηλεκτρόδιο χαλκού σε διαλύματα των αντίστοιχων ιόντων τους:
* αυθόρμητη αντίδραση: Zn (s) + Cu²⁺ (aq) → Zn²⁺ (aq) + cu (s)
* Voltaic Cell: Το ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου είναι η άνοδος (οξείδωση) και το ηλεκτρόδιο χαλκού είναι η κάθοδος (μείωση).
Για να "αντιστρέψετε" αυτήν την αντίδραση:
* Αλλαγή συνθηκών: Θα μπορούσατε να αυξήσετε τη συγκέντρωση του Zn² ⁺ ή να μειώσετε τη συγκέντρωση του Cu². Αυτό θα μετατόπισε ελαφρώς την ισορροπία προς την αντίστροφη αντίδραση, αλλά πιθανότατα θα χρειαζόσασταν μια μεγάλη αλλαγή στη συγκέντρωση για να κάνετε μια σημαντική διαφορά.
* Χρησιμοποιήστε ένα ηλεκτρολυτικό κύτταρο: Συνδέστε το βολταϊκό κύτταρο αντίστροφα, εφαρμόζοντας μια τάση μεγαλύτερη από τη διαφορά δυναμικού του κυττάρου. Αυτό θα αναγκάσει την αντίστροφη αντίδραση να συμβεί:
* Zn²⁺ (aq) + cu (s) → zn (s) + cu²⁺ (aq)
Θυμηθείτε: Η έννοια της "αντιστροφής" μιας οξειδοαναγωγικής αντίδρασης σε ένα βολταϊκό κύτταρο είναι κάπως απλοποιημένη. Δεν αντιστρέφετε πραγματικά την αρχική αντίδραση μέσα στο ίδιο κελί. Αντ 'αυτού, χρησιμοποιείτε τα συστατικά του κυττάρου για να οδηγήσετε μια διαφορετική, μη νυχτερινή αντίδραση εφαρμόζοντας εξωτερική ενέργεια.
