Mõelge Jacobi-Danieli galvaanielemendile (ahel on näidatud joonisel 2). See koosneb tsinksulfaadi lahusesse kastetud tsinkplaadist ja vasksulfaadi lahusesse kastetud vaskplaadist. Oksüdeeriva aine ja redutseerija vahelise otsese interaktsiooni vältimiseks eraldatakse elektroodid üksteisest poorse vaheseinaga.
Galvaanielemendis on elektrood, mis on valmistatud aktiivsemast metallist, s.o. metallist, mis paikneb pingereas vasakul, nimetatakse anood ja vähem aktiivsest metallist valmistatud elektrood - katood.
Tsinkelektroodi (anoodi) pinnale ilmub kahekordne elektrikiht ja tasakaal:
Zn 0-2 ē ←→ Zn2+.
Selle protsessi tulemusena tekib tsingi elektroodipotentsiaal.
Samuti tekib vaskelektroodi (katoodi) pinnale kahekordne elektrikiht ja tekib tasakaal:
Cu 2+ + 2 ē ←→ Cu 0.
Selle tulemusena tekib vase elektroodipotentsiaal.
Kuna tsinkelektroodi potentsiaal on negatiivsema väärtusega kui vaskelektroodi potentsiaal, siis kui välisahel on suletud, s.t. tsingi ja vase ühendamisel metalljuhiga liiguvad elektronid tsingist vasele. Selle protsessi tulemusena nihkub tasakaal tsinkelektroodil paremale, nii et lahusesse läheb täiendav kogus tsingiioone. Samal ajal nihkub vaskelektroodi tasakaal vasakule ja vaseoonid tühjenevad.
Seega, kui välisahel on suletud, tekivad spontaansed tsingi lahustumise protsessid tsinkelektroodil ja vase sadestumine vaskelektroodil. Need protsessid jätkuvad, kuni potentsiaalid on võrdsustatud või kogu tsink lahustub või kogu vask sadestub vaskelektroodile.
Niisiis, Jacobi-Danieli galvaanilise elemendi töötamise ajal järgmised protsessid:
1. Anoodprotsess, oksüdatsiooniprotsess:
Zn 0-2 ē → Zn2+ .
2. Katoodprotsess, taastumisprotsess:
Cu 2+ + 2 ē → Cu 0 .
3. Elektronide liikumine välisahelas.
4. Ioonide liikumine lahuses: SO 4 2– anioonid anoodile, Cu 2+ katioonid katoodile. Ioonide liikumine lahuses sulgeb galvaanilise elemendi elektriahela.
Elektroodide reaktsioonid kokku võttes saame:
Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu.
Selle reaktsiooni tulemusena galvaanilises elemendis toimub elektronide liikumine välisahelas ja ioonide liikumine raku sees, s.t. elektrit. Seetõttu nimetatakse galvaanilises elemendis toimuvat täielikku keemilist reaktsiooni voolu moodustav reaktsioon.
Elektrivool galvaanilises elemendis tekib tänu redoksreaktsioonile, mis kulgeb nii, et oksüdatsiooni- ja redutseerimisprotsessid on ruumiliselt eraldatud: oksüdatsiooniprotsess toimub negatiivsel elektroodil (anoodil) ja redutseerimisprotsess positiivsel. elektrood (katood).
Galvaanielemendi tööks vajalik tingimus on elektroodide potentsiaalide erinevus. Elektroodide maksimaalset potentsiaalide erinevust, mida galvaanilise elemendi töötamise ajal on võimalik saada, nimetatakse elemendi elektromotoorjõuks (EMF). See on võrdne erinevusega katoodi potentsiaali ja elemendi anoodi potentsiaali vahel:
EMF = E Kellele - E a. (1)
Elemendi EMF loetakse positiivseks, kui voolu tekitav reaktsioon selles suunas kulgeb spontaanselt. Positiivne EMF vastab ka teatud järjestusele elemendiahela kirjes: vasakule kirjutatud elektrood peab olema negatiivne. Näiteks Jacobi-Danieli elementide skeem on kirjutatud järgmiselt:
Zn │ ZnSO 4 ║ CuSO 4 │ Cu.
1.4. Elektroodi potentsiaali võrrand (Nernsti võrrand)
Erinevate elektroodiprotsesside potentsiaalide uurimise tulemusena leiti, et nende väärtused sõltuvad järgmistest teguritest:
1) ainete olemuse kohta - elektroodiprotsessis osalejad;
2) nende ainete kontsentratsioonide (aktiivsuse) suhte kohta;
3) süsteemi temperatuuri kohta.
Standardtingimustes (temperatuur 298 K või 25 °C, rõhk 101,3 kPa ehk 1 atm, elektrolüüdilahuse molaarne kontsentratsioon 1 mol/l) on elektroodide potentsiaalidel teatud standardväärtused. Kui elektrolüüdi kontsentratsioon või temperatuur erineb standardist, saab elektroodide potentsiaalid arvutada standardpotentsiaalide põhjal, kasutades Nernsti võrrandit:
E Härg/Punane= E 0 Ox/Red + ln , (2)
Kus T - absoluutne temperatuur (273 + t), TO; F- Faraday arv (96485 C/mol); n- oksüdatsiooni-redutseerimisreaktsioonis osalevate elektronide arv; [Ox] on oksüdeeritud vormi kontsentratsioon (metallielektroodi puhul on see metalliioonide kontsentratsioon lahuses), mol/l; - taastatud vormi kontsentratsioon; R- universaalne gaasikonstant (8,314 J/mol deg).
Temperatuuril 25 °C ja tingimusel, et redutseeritud vorm esindab metalli elementaarses olekus, võib kasutada järgmist võrrandit
E Härg/Punane= E 0 Ox/Punane + lg KOOS härg, (3)
Kus KOOS Ox - metalliioonide kontsentratsioon lahuses, mol/l.
Näide. Arvutage galvaanilise elemendi EMF, mis on moodustatud tsinkelektroodist, mis on sukeldatud tsinknitraadi Zn(NO 3) 2 0,01 M lahusesse, ja hõbeelektroodist, mis on sukeldatud 0,001 M hõbenitraadi AgNO 3 lahusesse. Temperatuur 25 °C. Esitage elemendi skemaatiline esitus ja kirjutage üles katoodil ja anoodil toimuvad elektroodiprotsessid.
Lahendus. Võrreldes tsingi ja hõbeda standardseid redutseerimispotentsiaale, leiame, et hõbeelektrood toimib näidatud galvaanilises elemendis katoodina ja tsinkelektrood toimib anoodina.
Selle galvaanilise elemendi skemaatiline kujutis:
Zn │ Zn(NO 3) 2 ║ AgNO 3 │ Ag.
Anoodprotsess: Zn 0–2 ē → Zn2+ .
Katoodprotsess: Ag++ ē → Ag0 .
Galvaanielemendi EMF arvutatakse valemiga (1) ning katoodi ja anoodi potentsiaalid arvutatakse Nernsti võrrandi abil lihtsustatud kujul (3):
E Zn 2 + / Zn 0 \u003d - 0,762 + lg0,01 \u003d - 0,82 B
E Ag + / Ag 0 \u003d - 0,90 + log0,001 \u003d + 0,62 B
EMF = 0,62 - (-0,82) \u003d 1,44 V.
Tekkimine e. d.s. galvaanilises elemendis. Lihtsaim vask-tsink-galvaanielement Volta (joonis 156) koosneb kahest plaadist (elektroodist): tsink 2 (katood) ja vask 1 (anood), mis on langetatud elektrolüüdiks 3, mis on vesilahus väävelhape H 2 S0 4. Väävelhappe lahustamisel vees toimub elektrolüütilise dissotsiatsiooni protsess, st osa happemolekulidest laguneb positiivseteks vesinikioonideks H 2 + ja happejäägi S0 4 - negatiivseteks ioonideks. Samal ajal lahustatakse tsinkelektrood väävelhappes. Kui see elektrood on lahustunud, lähevad positiivsed tsingiioonid Zn+ lahusesse ja ühinevad negatiivsete ioonidega SO 4 - happejäägiga, moodustades neutraalsed tsinksulfaadi ZnSO4 molekulid. Sel juhul kogunevad ülejäänud vabad elektronid tsinkelektroodile, mille tulemusena see elektrood omandab negatiivse laengu. Elektrolüüdis tekib positiivne laeng mõne negatiivse iooni S0 4 neutraliseerimise tõttu. Seega tekib tsinkelektroodi ja elektrolüüdi vahelises piirkihis teatud potentsiaalide erinevus ja tekib elektriväli, mis takistab positiivsete tsingiioonide edasist üleminekut elektrolüüdi; samal ajal peatub tsinkelektroodi lahustumine. Vaskelektrood praktiliselt ei lahustu elektrolüüdis ja omandab sama positiivse potentsiaali kui elektrolüüt. Vase potentsiaalne erinevus? Cu ja tsink? Avatud välisahelaga Zn-elektroodid on e. d.s. Vaadeldava galvaanilise elemendi E.
Galvaanielemendi poolt loodud E. d. s sõltub sellest keemilised omadused elektrolüüt ja metallid, millest elektroodid on valmistatud. Tavaliselt valitakse sellised metallide ja elektrolüüdi kombinatsioonid, milles nt. d.s. suurim, kuid peaaegu kõigis kasutatud elementides ei ületa see 1,1–1,5 V.
Kui see on ühendatud mis tahes elektrienergia vastuvõtja galvaanilise elemendi elektroodidega (vt joonis 156), hakkab vool I voolama läbi välise vooluringi vaskelektroodilt (elemendi positiivne poolus) tsinkelektroodile (negatiivne). poolus). Sel ajal hakkavad elektrolüüdis positiivsed tsingiioonid Zn + ja vesinik H 2 + liikuma tsingiplaadilt vase ja happejäägi S0 4 negatiivsete ioonide suunas vaskplaadilt tsinki. Selle tulemusena rikutakse elektrilaengute tasakaal elektroodide ja elektrolüüdi vahel, mille tulemusena hakkavad positiivsed tsingiioonid taas katoodilt elektrolüüti voolama, säilitades sellel elektroodil negatiivse laengu; vaskelektroodile sadestuvad uued positiivsed ioonid. Seega on anoodi ja katoodi vahel alati potentsiaalide erinevus, mis on vajalik voolu läbimiseks läbi elektriahela.
Polarisatsioon. Volta vaadeldav galvaaniline element ei saa selles esineva kahjuliku polarisatsiooninähtuse tõttu pikka aega töötada. Selle nähtuse olemus on järgmine. Vaskelektroodile 1 suunduvad positiivsed vesinikioonid H 2 + interakteeruvad sellel olevate vabade elektronidega ja muutuvad neutraalseteks vesinikuaatomiteks. Need aatomid katavad vaskelektroodi pinna pideva kihiga 4, mis halvendab galvaanilise elemendi tööd kahel põhjusel. Esiteks ilmub vesinikukihi ja elektrolüüdi vahele täiendav e.m. d.s. (polarisatsiooni emf), mis on suunatud peamise e. d.s. element, seega selle tulemuseks e. d.s. E väheneb. Teiseks eraldab vesinikukiht vaskelektroodi elektrolüüdist ja takistab uute positiivsete ioonide lähenemist sellele. See suurendab järsult galvaanilise elemendi sisemist takistust.
Polarisatsiooni vastu võitlemiseks kõigis galvaanilistes elementides asetatakse positiivse elektroodi ümber spetsiaalsed ained - depolarisaatorid mis reageerivad kergesti keemiliselt vesinikuga. Nad neelavad positiivsele elektroodile lähenevaid vesinikioone, takistades nende sadestumist sellele elektroodile.
Tööstus toodab erinevat tüüpi galvaanielemente (erinevate elektroodide ja elektrolüütidega) erineva konstruktsiooniga. Levinumad on süsinik-tsinkelemendid, milles süsinik- ja tsinkelektroodid on kastetud ammooniumkloriidi (ammoonium) või keedusoola vesilahusesse ning depolarisaatorina kasutatakse mangaanperoksiidi.
kuivad esemed. Galvaanielemendi tüüp on kuivelement (joonis 157), mida kasutatakse taskulambi patareides, raadiovastuvõtjates jne. Selles elemendis asendatakse vedel elektrolüüt pastakujulise massiga, mis koosneb saepuruga segatud ammoniaagi lahusest. ja tärklis ning tsinkelektrood on valmistatud silindrilise karbi kujul, mida kasutatakse anumana, millesse asetatakse elektrolüüt ja süsinikelektrood. Elemendi töötamise ajal tekkivate gaaside eemaldamiseks on selles gaasi väljalasketoru.
Mahutavus. Keemiliste vooluallikate võimet eraldada elektrienergiat iseloomustab nende mahtuvus. Võimsus viitab galvaanilistes elementides või patareides salvestatud elektrienergia kogusele. Mahtuvust mõõdetakse ampertundides. Keemilise vooluallika nimimahtuvus on võrdne keemilise vooluallika poolt eraldatava nominaalse (arvutusliku) tühjendusvoolu (amprites) korrutisega, kui sellega on ühendatud koormus, aja (tundides), kuni selle e. . d.s. ei saavuta minimaalset lubatud väärtust. Pikaajalise töötamise ajal väheneb elektrienergia hulk, mida galvaaniline element võib anda, kuna selles olevad aktiivsed elemendid kuluvad järk-järgult ära. keemilised ained, pakkudes e. d.s; vähendades samal ajal e. d.s. element ja selle mahtuvus ning sisetakistus suureneb.
Galvaanielemendil on nimivõimsus ainult siis, kui selle valmistamisest on möödunud suhteliselt lühike aeg. Galvaanielemendi võimsus väheneb järk-järgult, isegi kui see ei anna elektrienergiat (pärast 10-12 kuud ladustamist väheneb kuivelementide võimsus 20-30%). Seda selgitab keemilised reaktsioonid sellistes rakkudes voolab pidevalt ja neisse salvestatud aktiivseid kemikaale tarbitakse pidevalt.
Keemiliste vooluallikate mahtuvuse vähenemist ajas nimetatakse isetühjenemine. Ka galvaanilise elemendi võimsus väheneb, kui see tühjeneb suure vooluga.
Galvaanielemendi skeemi koostamiseks on vaja mõista selle toimimise põhimõtet, konstruktsiooniomadusi.
Tarbijad pööravad harva tähelepanu akudele ja patareidele, samas kui need vooluallikad on kõige nõudlikumad.
Keemilised vooluallikad
Mis on galvaaniline element? Selle vooluahel põhineb elektrolüüdil. Seade sisaldab väikest mahutit, kus asub separaatori materjaliga adsorbeeritud elektrolüüt. Lisaks eeldab kahe galvaanilise elemendi skeem olemasolu.Mis on sellise galvaanilise elemendi nimi? Kahe metalli ühendamise skeem viitab redoksreaktsiooni olemasolule.
Lihtsaim galvaaniline element
See tähendab kahe erinevast metallist valmistatud plaadi või varda olemasolu, mis on sukeldatud tugevasse elektrolüüdi lahusesse. Selle galvaanilise elemendi töötamise ajal viiakse anoodil läbi oksüdatsiooniprotsess, mis on seotud elektronide tagasitulekuga.
Katoodil - redutseerimine, millega kaasneb negatiivsete osakeste vastuvõtmine. Toimub elektronide ülekanne piki välist ahelat redutseerijalt oksüdeerivale ainele.
Näide galvaanilise elemendi kohta
Galvaanielementide elektrooniliste ahelate koostamiseks on vaja teada nende standardse elektroodi potentsiaali väärtust. Analüüsime vask-tsink-galvaanielemendi varianti, mis toimib vasksulfaadi ja tsingi koosmõjul vabaneva energia baasil.
Seda galvaanielementi, mille skeem on toodud allpool, nimetatakse Jacobi-Danieli elemendiks. See hõlmab seda, mis on sukeldatud vasksulfaadi lahusesse (vaskelektrood), ja see koosneb ka tsinkplaadist selle sulfaadi lahuses (tsinkelektrood). Lahused on omavahel kontaktis, kuid nende segunemise vältimiseks kasutatakse elemendis poorsest materjalist vaheseina.
Tööpõhimõte
Kuidas toimib galvaaniline element, mille vooluring on Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Selle töö ajal, kui elektriahel on suletud, toimub metallilise tsingi oksüdatsiooniprotsess.
Selle kokkupuutepinnal soolalahusega täheldatakse aatomite muutumist Zn2+ katioonideks. Protsessiga kaasneb "vabade" elektronide vabanemine, mis liiguvad mööda välist vooluringi.
Tsinkelektroodil toimuvat reaktsiooni võib kujutada järgmiselt:
Metalli katioonide redutseerimine toimub vaskelektroodil. Tsinkelektroodilt siia sisenevad negatiivsed osakesed ühinevad vasektioonidega, ladestades need metalli kujul. See protsess näeb välja selline:
Kui liita kaks eespool käsitletud reaktsiooni, saame kokkuvõtliku võrrandi, mis kirjeldab tsink-vask galvaanilise elemendi tööd.
Anood on tsinkelektrood, katood vask. Kaasaegsed galvaanilised elemendid ja akud nõuavad ühe elektrolüüdilahuse kasutamist, mis laiendab nende kasutusala, muudab nende töö mugavamaks ja mugavamaks.
Galvaaniliste elementide sordid
Kõige levinumad on süsinik-tsinkelemendid. Nad kasutavad passiivset süsinikuvoolukollektorit, mis puutub kokku anoodiga, milleks on mangaanoksiid (4). Elektrolüüdiks on ammooniumkloriid, mida kasutatakse pasta kujul.
See ei levi, seetõttu nimetatakse galvaanielementi ennast kuivaks. Selle eripäraks on võime töötamise ajal "taastada", millel on positiivne mõju nende tööperioodi kestusele. Sellised galvaanilised elemendid on madala hinnaga, kuid väikese võimsusega. Kui temperatuur langeb, vähendavad nad oma efektiivsust ja kui see tõuseb, siis elektrolüüt kuivab järk-järgult.
Aluselised elemendid hõlmavad leeliselahuse kasutamist, seega on neil üsna palju rakendusi.
Liitiumelementides toimib aktiivne metall anoodina, millel on positiivne mõju kasutuseale. Liitiumil on negatiivne, seetõttu on sellistel elementidel väikeste mõõtmetega maksimaalne nimipinge. Selliste süsteemide puuduste hulgas on kõrge hind. Liitiumvooluallikate avamine on plahvatusohtlik.
Järeldus
Iga galvaanilise elemendi tööpõhimõte põhineb katoodil ja anoodil toimuvatel redoksprotsessidel. Olenevalt kasutatavast metallist, valitud elektrolüüdi lahusest, elemendi kasutusiga muutub, aga ka nimipinge väärtus. Praegu on nõutud piisavalt pika kasutuseaga liitium-, kaadmium-galvaanielemendid.
Keemilise galvaanilise elemendi näide on Jacobi-Danieli element (joonis 6). See koosneb vaskelektroodist (CuSO 4 lahusesse sukeldatud vaskplaat) ja tsinkelektroodist (ZnSO 4 lahusesse sukeldatud tsinkplaat). Tsinkplaadi pinnale ilmub DES ja tekib tasakaal
Zn ⇄ Zn 2+ + 2ē
Sel juhul tekib tsingi elektroodipotentsiaal ja elektroodiahel näeb välja nagu Zn|ZnSO 4 või Zn|Zn 2+.
Samamoodi ilmub DES ka vaskplaadile ja tasakaal tekib
Cu ⇄ Cu 2+ + 2ē
Seetõttu tekib vase elektroodipotentsiaal ja elektroodiahel näeb välja nagu Cu|CuSO 4 või Cu|Cu 2+ .
Zn-elektroodil (elektrokeemiliselt aktiivsem) toimub oksüdatsiooniprotsess: Zn - 2ē → Zn 2+. Cu-elektroodil (elektrokeemiliselt vähemaktiivne) toimub redutseerimisprotsess: Cu 2+ + 2ē → Cu.
Riis. 6 Vask-tsink-galvaanielemendi skeem
Elektrokeemilise reaktsiooni üldvõrrand:
Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu
või Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu
Kuna keemilise galvaanilise elemendi vooluring on kirjutatud "õige pluss" reegli järgi, näeb Jacobi-Danieli elemendi ahel välja selline
Diagrammil olev topeltriba näitab elektrolüütilist kontakti elektroodide vahel, mis toimub tavaliselt soolasilla abil.
Mangaan-tsink-galvaanielemendis (joonis 7), nagu ka vask-tsinkelemendis, toimib tsinkelektrood anoodina. Positiivne elektrood pressitakse mangaandioksiidi segust grafiidi ja atsetüleeni tahmaga "aglomeraadi" kolonni kujul, mille keskele asetatakse süsiniku varras - voolukollektor.
Riis. 7 Kuiva mangaani-tsinkelemendi skeem
1 - anood (tsinktops), 2 - katood (mangaandioksiidi ja grafiidi segu), 3 - metallkorgiga grafiidivoolukollektor,
4 - elektrolüüt
Mangaan-tsinkelementides kasutatav elektrolüüt, mis sisaldab ammooniumkloriidi, on NH 4 CI hüdrolüüsi tõttu kergelt happelise reaktsiooniga. Happelises elektrolüüdis toimub positiivsel elektroodil voolu tekitav protsess:
МnO 2 + 4Н + + 2ē → Мn 2+ + 2Н 2 O
Elektrolüüdis, mille pH on 7-8, on vesinikioone liiga vähe ja reaktsioon hakkab kulgema vee osalusel:
MnO 2 + H 2 O + ē → MnOOH + OH -
MnOOH on mittetäielik mangaan(III)hüdroksiid – manganiit.
Kuna vesinikioone kulub voolu moodustamise protsessis, muutub elektrolüüt happeliseks, neutraalseks või isegi aluseliseks. Elementide tühjenemise ajal ei ole võimalik happelist reaktsiooni soolalahuses elektrolüüdis hoida. Soola elektrolüüdile on võimatu hapet lisada, kuna see põhjustab tsinkelektroodi tugevat isetühjenemist ja korrosiooni. Kuna manganiit koguneb elektroodile, võib see osaliselt reageerida tsingiioonidega, mis tekivad tsingi elektroodi tühjenemisel. Sel juhul saadakse raskesti lahustuv ühend - hetaaeroliit ja lahus hapestatakse:
2MnOOH + Zn2+ → ZnO∙Mn2O3 + 2H+
Hetaaeroliidi teke ei lase elektrolüüdil elemendi tühjenemisel liiga aluseliseks muutuda.
Lisaks elektrolüüsile on võimalik voolu teine variant redoks reaktsioonid. Sel juhul läbivad elektronid redutseerijast oksüdeerivasse ainesse läbi metalljuhi välise elektriahela kaudu. Selle tulemusena ilmub välisesse vooluringi elektrivool ja sellist seadet nimetatakse galvaaniline element. Galvaanilised rakud on keemilised vooluallikad- seadmed keemilise energia otseseks muundamiseks elektrienergiaks, vältides selle muid vorme.
Erinevatel metallidel ja nende ühenditel põhinevad galvaanilised rakud on leidnud laialdast rakendust. praktiline kasutamine keemiliste vooluallikatena.
Galvaanielemendis muundatakse keemiline energia elektrienergiaks. Lihtsaim galvaaniline element koosneb kahest CuSO 4 ja ZnSO 4 lahusega anumast, millesse on sukeldatud vastavalt vask- ja tsinkplaadid. Anumad on omavahel ühendatud toruga, mida nimetatakse soolasillaks, mis on täidetud elektrolüüdi lahusega (näiteks KCl). Sellist süsteemi nimetatakse vask-tsink galvaaniline element.
Skemaatiliselt on vask-tsink-galvaanielemendis või teisisõnu galvaanilise elemendi ahelas toimuvad protsessid näidatud alloleval joonisel.
Galvaanielemendi skeem
Anoodil toimub tsingi oksüdatsioon:
Zn - 2e - \u003d Zn 2+.
Selle tulemusena muutuvad tsingi aatomid ioonideks, mis lähevad lahusesse ja tsingi anood lahustub ning selle mass väheneb. Pange tähele, et galvaanilise elemendi anood on negatiivne elektrood (tsingi aatomitelt saadud elektronide tõttu), erinevalt elektrolüüsiprotsessist, kus see on ühendatud välise aku positiivse poolusega.
Tsingi aatomite elektronid liiguvad mööda välist elektriahelat (metalljuhti) katoodile, kus toimub vase ioonide redutseerimine selle soola lahusest:
Cu 2+ + 2e - \u003d Cu.
Selle tulemusena moodustuvad vase aatomid, mis sadestuvad katoodi pinnale ja selle mass suureneb. Katood galvaanilises elemendis on positiivselt laetud elektrood.
Vask-tsink-galvaanielemendis toimuva reaktsiooni üldvõrrandit saab esitada järgmiselt:
Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu.
Tegelikult toimub vase asendamine tsingiga selle soolas. Sama reaktsiooni saab läbi viia ka muul viisil - kastes tsinkplaadi CuSO 4 lahusesse. Sel juhul moodustuvad samad tooted - vase- ja tsingiioonid. Kuid vask-tsink-galvaanielemendi reaktsiooni erinevus seisneb selles, et tagasilöögi ja elektronide kinnitumise protsessid on ruumiliselt eraldatud. Elektronide tagasilöögi (oksüdatsiooni) ja kinnitumise (redutseerimise) protsessid ei toimu Zn aatomi otsesel kokkupuutel Cu 2+ iooniga, vaid süsteemi erinevates kohtades - vastavalt anoodil ja katoodil, mis on ühendatud metalljuhtmega. Selle reaktsiooni läbiviimise meetodiga liiguvad elektronid anoodilt katoodile mööda välist vooluringi, milleks on metalljuht. Laetud osakeste (antud juhul elektronide) suunatud ja korrastatud voog on elektrit. Galvaanielemendi välisahelas tekib elektrivool. Hääletamiseks peab JavaScript olema lubatud
