Πώς τα ηλεκτρόδια φορτίου χημικής αντίδρασης;
1. Το ηλεκτροχημικό κύτταρο:
* ηλεκτρόδια: Αυτά είναι συνήθως κατασκευασμένα από αγώγιμα υλικά όπως μέταλλα ή άνθρακα.
* ηλεκτρολύτης: Αυτή είναι μια ουσία (υγρό, στερεό ή πάστα) που διεξάγει ιόντα.
* Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής: Οι χημικές αντιδράσεις που εμφανίζονται στα ηλεκτρόδια ονομάζονται αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, που περιλαμβάνουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων.
2. Οξείδωση και μείωση:
* Οξείδωση: Στην ανόδου , ένα χημικό είδος χάνει ηλεκτρόνια (οξείδωση). Αυτό δημιουργεί μια συσσώρευση θετικής φόρτισης στην άνοδο.
* Μείωση: Στο κάθοδος , ένα χημικό είδος κερδίζει ηλεκτρόνια (μείωση). Αυτό δημιουργεί μια συσσώρευση αρνητικής φόρτισης στην κάθοδο.
3. Ροή ηλεκτρονίων:
* Η διαφορά στη φορτία μεταξύ της ανόδου και της καθόδου δημιουργεί μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού , ή τάση.
* Τα ηλεκτρόνια ρέουν από την αρνητική φορτισμένη κάθοδο στην θετική φορτισμένη άνοδο μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος.
4. Ροή ιόντων:
* Ταυτόχρονα, τα ιόντα στον ηλεκτρολύτη κινούνται για να εξισορροπήσουν το φορτίο:
* Τα θετικά ιόντα κινούνται από την άνοδο στην κάθοδο.
* Τα αρνητικά ιόντα κινούνται από την κάθοδο στην άνοδο.
5. Φόρτιση και εκφόρτιση:
* χρέωση: Εφαρμόζοντας μια εξωτερική τάση, μπορούμε να αναγκάσουμε τη ροή ηλεκτρονίων προς την αντίθετη κατεύθυνση, αντιστρέφοντας τις χημικές αντιδράσεις στα ηλεκτρόδια και αποθηκεύοντας χημική ενέργεια. Έτσι φορτίζεται μια μπαταρία.
* Εκκένωση: Όταν το κύκλωμα είναι πλήρες, τα ηλεκτρόνια ρέουν από την άνοδο στην κάθοδο, τροφοδοτώντας το κύκλωμα. Αυτό αναγκάζει τις χημικές αντιδράσεις να προχωρήσουν προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός, απελευθερώνοντας αποθηκευμένη ενέργεια. Έτσι απορρίπτεται μια μπαταρία.
Παραδείγματα:
* Μπαταρία μολύβδου-οξέος: Η άνοδος είναι κατασκευασμένη από μόλυβδο, η κάθοδος είναι διοξείδιο του μολύβδου και ο ηλεκτρολύτης είναι θειικό οξύ. Κατά τη διάρκεια της απόρριψης, ο μόλυβδος οξειδώνεται σε θειικό μόλυβδο στην άνοδο, ενώ το διοξείδιο του μολύβδου μειώνεται σε θειικό μόλυβδο στην κάθοδο.
* μπαταρία ιόντων λιθίου: Η άνοδος είναι κατασκευασμένη από γραφίτη, η κάθοδος είναι οξείδιο του λιθίου μετάλλου και ο ηλεκτρολύτης είναι ένα άλας λιθίου που διαλύεται σε οργανικό διαλύτη. Κατά τη διάρκεια της απόρριψης, τα ιόντα λιθίου μετακινούνται από την άνοδο στην κάθοδο, ενώ τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος.
Συνοπτικά: Οι χημικές αντιδράσεις οδηγούν την κίνηση των ηλεκτρονίων μεταξύ των ηλεκτροδίων, δημιουργώντας μια δυναμική διαφορά που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία συσκευών. Αυτή η διαδικασία αποτελεί τη βάση πολλών ηλεκτροχημικών τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών και των κυττάρων καυσίμου.
