Upang makabuo ng diagram ng isang galvanic cell, kailangang maunawaan ang prinsipyo ng pagkilos nito, mga tampok na istruktura.
Bihirang binibigyang pansin ng mga mamimili ang mga baterya at baterya, habang ang mga pinagmumulan ng kuryente ay ang pinaka-in demand.
Mga kasalukuyang mapagkukunan ng kemikal
Ano ang galvanic cell? Ang circuit nito ay batay sa isang electrolyte. Kasama sa device ang isang maliit na lalagyan kung saan matatagpuan ang electrolyte, na na-adsorbed ng separator material. Bilang karagdagan, ang scheme ng dalawang galvanic cells ay ipinapalagay ang pagkakaroon ng isang katod at isang anode. Ano ang pangalan ng naturang galvanic cell? Ang scheme na nag-uugnay sa dalawang metal na magkasama ay nagmumungkahi ng redox reaction.
Ang pinakasimpleng galvanic cell
Ito ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng dalawang plato o rod na gawa sa magkaibang mga metal, na nilulubog sa isang malakas na electrolyte solution. Sa panahon ng operasyon ng galvanic cell na ito, ang proseso ng oksihenasyon ay isinasagawa sa anode, na nauugnay sa pagbabalik ng mga electron.
Sa cathode - pagbawi, sinamahan ngpagtanggap ng mga negatibong particle. Mayroong paglipat ng mga electron sa pamamagitan ng panlabas na circuit patungo sa oxidizer mula sa reducing agent.
Isang halimbawa ng galvanic cell
Upang makagawa ng mga electronic circuit ng galvanic cells, kailangang malaman ang halaga ng kanilang karaniwang electrode potential. Suriin natin ang isang variant ng isang copper-zinc galvanic cell na gumagana batay sa enerhiya na inilabas sa panahon ng interaksyon ng copper sulfate sa zinc.
Ang galvanic cell na ito, ang scheme na ibibigay sa ibaba, ay tinatawag na Jacobi-Daniel cell. Kabilang dito ang isang tansong plato, na nahuhulog sa isang solusyon ng tansong sulpate (tanso na elektrod), at ito rin ay binubuo ng isang sink plate, na nasa isang solusyon ng sulpate nito (sinc electrode). Ang mga solusyon ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, ngunit upang maiwasan ang kanilang paghahalo, ang elemento ay gumagamit ng partition na gawa sa porous na materyal.
Prinsipyo ng operasyon
Paano gumagana ang isang galvanic cell, na ang circuit ay Zn ½ ZnSO4 ½ CuSO4 ½ Cu? Sa panahon ng operasyon nito, kapag sarado ang electrical circuit, nangyayari ang proseso ng oxidation ng metallic zinc.
Sa ibabaw ng kontak nito na may solusyon sa asin, ang pagbabago ng mga atomo sa mga Zn2+ na kasyon ay sinusunod. Ang proseso ay sinamahan ng paglabas ng mga "libreng" electron, na gumagalaw kasama ang panlabas na circuit.
Ang reaksyong nagaganap sa zinc electrode ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod:
Zn=Zn2+ + 2e-
PagbawiAng mga metal cation ay isinasagawa sa isang tansong elektrod. Ang mga negatibong particle na pumapasok dito mula sa zinc electrode ay pinagsama sa mga copper cations, na nagdedeposito sa kanila sa anyo ng isang metal. Ang prosesong ito ay ang sumusunod:
Cu2+ + 2e-=Cu
Kung idaragdag natin ang dalawang reaksyong tinalakay sa itaas, makakakuha tayo ng kabuuang equation na naglalarawan sa operasyon ng isang zinc-copper galvanic cell.
Zinc electrode ay gumaganap bilang anode, ang tanso ay nagsisilbing cathode. Ang mga modernong galvanic cell at baterya ay nangangailangan ng paggamit ng isang solong electrolyte solution, na nagpapalawak sa saklaw ng kanilang aplikasyon, na ginagawang mas komportable at maginhawa ang kanilang operasyon.
Mga uri ng galvanic cells
Ang pinakakaraniwan ay mga elemento ng carbon-zinc. Gumagamit sila ng passive carbon current collector na nakikipag-ugnayan sa anode, na manganese oxide (4). Ang electrolyte ay ammonium chloride, na inilapat bilang isang paste.
Hindi ito kumakalat, kaya ang galvanic cell mismo ay tinatawag na tuyo. Ang tampok nito ay ang kakayahang "mabawi" sa panahon ng operasyon, na may positibong epekto sa tagal ng kanilang panahon ng pagpapatakbo. Ang ganitong mga galvanic cell ay may mababang gastos, ngunit mababa ang kapangyarihan. Kapag bumaba ang temperatura, binabawasan nila ang kanilang kahusayan, at kapag tumaas ito, unti-unting natutuyo ang electrolyte.
Ang mga elementong alkalina ay kinasasangkutan ng paggamit ng alkali solution, kaya marami ang mga itomga application.
Sa mga lithium cell, ang isang aktibong metal ay nagsisilbing anode, na may positibong epekto sa buhay ng serbisyo. Ang Lithium ay may negatibong potensyal na elektrod, samakatuwid, na may maliliit na sukat, ang mga naturang elemento ay may pinakamataas na rate ng boltahe. Kabilang sa mga disadvantages ng naturang mga sistema ay ang mataas na presyo. Ang pagbubukas ng mga lithium power source ay sumasabog.
Konklusyon
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng anumang galvanic cell ay batay sa mga prosesong redox na nagaganap sa cathode at anode. Depende sa metal na ginamit, ang napiling electrolyte solution, ang buhay ng serbisyo ng elemento ay nagbabago, pati na rin ang halaga ng rated boltahe. Sa kasalukuyan, ang lithium, cadmium galvanic cells ay in demand, na may medyo mahabang buhay ng serbisyo.
