Yakobi-Daniel galvanik elementini ko'rib chiqaylik (sxema 2-rasmda ko'rsatilgan). U rux sulfat eritmasiga botirilgan rux plastinkasidan va mis sulfat eritmasiga botirilgan mis plastinkadan iborat. Oksidlovchi va qaytaruvchi vosita o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri o'zaro ta'sirni oldini olish uchun elektrodlar bir-biridan gözenekli bo'linma bilan ajratiladi.
Galvanik hujayrada faolroq metalldan tayyorlangan elektrod, ya'ni. bir qator kuchlanishlarda chap tomonda joylashgan metall deyiladi anod, va kamroq faol metalldan yasalgan elektrod - katod.
Sink elektrod (anod) yuzasida ikki qavatli elektr qatlam paydo bo'ladi va muvozanat o'rnatiladi:
Zn 0 - 2 ē ←→ Zn2+.
Ushbu jarayon natijasida sinkning elektrod potensiali paydo bo'ladi.
Mis elektrod (katod) yuzasida ham er-xotin elektr qatlami paydo bo'ladi va muvozanat o'rnatiladi:
Cu 2+ + 2 ē ←→ Cu 0.
Natijada, misning elektrod salohiyati paydo bo'ladi.
Sink elektrodining potentsiali mis elektrodning potentsialidan ko'ra ko'proq salbiy qiymatga ega bo'lganligi sababli, tashqi kontaktlarning zanglashiga olib yopilganda, ya'ni. ruxni misga metall o'tkazgich bilan ulashda elektronlar sinkdan misga o'tadi. Ushbu jarayon natijasida sink elektrodidagi muvozanat o'ngga siljiydi, shuning uchun eritmaga qo'shimcha miqdorda rux ionlari o'tadi. Shu bilan birga, mis elektroddagi muvozanat chapga siljiydi va mis ionlari chiqariladi.
Shunday qilib, tashqi kontur yopilganda, sink elektrodida sinkning o'z-o'zidan erishi va mis elektrodida misning cho'kishi sodir bo'ladi. Bu jarayonlar potentsiallar tenglashtirilgunga qadar yoki barcha rux eriguncha yoki mis elektrodda barcha mis cho'kmalari hosil bo'lguncha davom etadi.
Shunday qilib, Yakobi-Daniel galvanik kamerasining ishlashi paytida, quyidagi jarayonlar:
1. Anod jarayoni, oksidlanish jarayoni:
Zn 0 - 2 ē → Zn2+.
2. Katodik jarayon, tiklanish jarayoni:
Cu 2+ + 2 ē → Cu 0.
3. Tashqi zanjirdagi elektronlar harakati.
4. Eritmadagi ionlarning harakati: SO 4 2– anionlar anodga, Cu 2+ kationlar katodga. Eritmadagi ionlarning harakati galvanik elementning elektr zanjirini yopadi.
Elektrod reaktsiyalarini umumlashtirib, biz quyidagilarni olamiz:
Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu.
Galvanik hujayradagi bu reaksiya natijasida tashqi konturdagi elektronlar va hujayra ichidagi ionlarning harakati sodir bo'ladi, ya'ni. elektr toki. Shuning uchun galvanik hujayrada sodir bo'ladigan umumiy kimyoviy reaktsiya deyiladi tok hosil qiluvchi reaksiya.
Galvanik elementdagi elektr toki oksidlanish va qaytarilish jarayonlari fazoviy ravishda bir-biridan ajralib turadigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi tufayli yuzaga keladi: oksidlanish jarayoni manfiy elektrodda (anodda), qaytarilish jarayoni esa musbat elektrodda sodir bo'ladi. elektrod (katod).
Galvanik elementning ishlashi uchun zaruriy shart elektrodlarning potentsial farqidir. Galvanik elementning ishlashi paytida olinishi mumkin bo'lgan elektrodlarning maksimal potentsial farqi hujayraning elektromotor kuchi (EMF) deb ataladi. Bu katod potentsiali va element anodining potentsiali o'rtasidagi farqga teng:
EMF = E Kimga - E a. (1)
Agar ushbu yo'nalishda oqim hosil qiluvchi reaktsiya o'z-o'zidan davom etsa, elementning EMF ijobiy hisoblanadi. Ijobiy EMF, shuningdek, element davrining yozuvida ma'lum bir tartibga mos keladi: chapda yozilgan elektrod salbiy bo'lishi kerak. Masalan, Yakobi-Daniel element sxemasi quyidagicha yozilgan:
Zn │ ZnSO 4 ║ CuSO 4 │ Cu.
1.4. Elektrod potentsial tenglamasi (Nernst tenglamasi)
Turli elektrod jarayonlarining potentsiallarini o'rganish natijasida ularning qiymatlari quyidagi omillarga bog'liq ekanligi aniqlandi:
1) moddalarning tabiati bo'yicha - elektrod jarayonining ishtirokchilari;
2) ushbu moddalarning kontsentratsiyasi (faoliyati) o'rtasidagi nisbat bo'yicha;
3) tizimning harorati bo'yicha.
Standart sharoitlarda (harorat 298 K yoki 25 ° S, bosim 101,3 kPa yoki 1 atm, elektrolitlar eritmasining molyar konsentratsiyasi 1 mol / l) elektrod potentsiallari ma'lum standart qiymatlarga ega. Agar elektrolitlar kontsentratsiyasi yoki harorati standartdan farq qilsa, elektrod potentsiallarini Nernst tenglamasi yordamida standart potentsiallardan hisoblash mumkin:
E Ox/Qizil = E 0 Ox/Red + ln , (2)
Qayerda T - mutlaq harorat (273 + t), TO; F- Faraday raqami (96485 S/mol); n- oksidlanish-qaytarilish reaksiyasida ishtirok etuvchi elektronlar soni; [Ox] - oksidlangan shaklning konsentratsiyasi (metall elektrod uchun bu eritmadagi metall ionlarining konsentratsiyasi), mol/l; - tiklangan shaklning konsentratsiyasi; R- universal gaz doimiysi (8,314 J/mol deg).
25 °C haroratda va agar qisqartirilgan shakl metallni elementar holatda ifodalasa, quyidagi tenglamadan foydalanish mumkin.
E Ox/Qizil = E 0 Ox/Red + lg BILAN ho'kiz, (3)
Qayerda BILAN Ox - eritmadagi metall ionlarining konsentratsiyasi, mol/l.
Misol. Rux nitrat Zn(NO 3) 2 ning 0,01M eritmasiga botirilgan rux elektrod va kumush nitrat AgNO 3 ning 0,001M eritmasiga botirilgan kumush elektrod tomonidan hosil qilingan galvanik elementning EMF ni hisoblang. Harorat 25 °C. Elementning sxematik tasvirini keltiring va katod va anodda sodir bo'ladigan elektrod jarayonlarini yozing.
Yechim. Rux va kumushning standart qaytarilish potentsiallarini solishtirsak, kumush elektrod ko'rsatilgan galvanik elementda katod, sink elektrod esa anod rolini o'ynashini aniqlaymiz.
Ushbu galvanik hujayraning sxematik ko'rinishi:
Zn │ Zn(NO 3) 2 ║ AgNO 3 │ Ag.
Anod jarayoni: Zn 0 – 2 ē → Zn2+.
Katodik jarayon: Ag++ ē → Ag0.
Galvanik elementning EMF (1) formula bo'yicha, katod va anod potentsiallari esa Nernst tenglamasi bilan soddalashtirilgan shaklda (3) hisoblanadi:
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 \u003d 0,62 - (-0,82) \u003d 1,44 V.
e ning paydo bo'lishi. d.s. galvanik hujayrada. Eng oddiy mis-rux galvanik elementi Volta (156-rasm) ikkita plastinkadan (elektrodlardan) iborat: sink 2 (katod) va mis 1 (anod), elektrolit 3 ga tushiriladi. suv eritmasi sulfat kislota H 2 S0 4. Sulfat kislota suvda eritilganda elektrolitik dissotsilanish jarayoni sodir bo'ladi, ya'ni kislota molekulalarining bir qismi musbat vodorod ionlariga H 2 + va kislota qoldig'ining S0 4 - manfiy ionlariga parchalanadi. Shu bilan birga, sink elektrodi sulfat kislotada eritiladi. Bu elektrod eritilganda musbat rux ionlari Zn+ eritmaga kirib, manfiy ionlar SO 4 - kislota qoldig'i bilan birikib, ZnSO4 rux sulfatining neytral molekulalarini hosil qiladi. Bunday holda, qolgan erkin elektronlar sink elektrodida to'planadi, buning natijasida bu elektrod manfiy zaryad oladi. Elektrolitda ba'zi manfiy ionlarning S0 4 neytrallanishi hisobiga musbat zaryad hosil bo'ladi. Shunday qilib, sink elektrodi va elektrolitlar orasidagi chegara qatlamida ma'lum bir potentsial farq paydo bo'ladi va musbat sink ionlarining elektrolitga keyingi o'tishiga to'sqinlik qiladigan elektr maydoni hosil bo'ladi; shu bilan birga, sink elektrodining erishi to'xtaydi. Mis elektrod amalda elektrolitda erimaydi va elektrolit bilan bir xil ijobiy potentsialga ega bo'ladi. Misning potentsial farqi? Cu va sink? Ochiq tashqi zanjirli Zn elektrodlari e. d.s. Ko'rib chiqilayotgan galvanik elementning E.
Galvanik element tomonidan yaratilgan E. d.lar bogʻliq kimyoviy xossalari elektrolitlar va elektrodlar tayyorlanadigan metallar. Odatda, metallar va elektrolitlarning bunday birikmalari tanlanadi, unda e. d.s. eng katta, ammo deyarli barcha ishlatiladigan elementlarda u 1,1 -1,5 V dan oshmaydi.
Har qanday elektr energiyasini qabul qiluvchining galvanik elementining elektrodlariga ulanganda (156-rasmga qarang), oqim I tashqi kontaktlarning zanglashiga olib, mis elektroddan (elementning musbat qutbi) sink elektrodga (salbiy) o'ta boshlaydi. qutb). Bu vaqtda elektrolitda musbat sink ionlari Zn + va vodorod H 2 + sink plastinkasidan misga va kislota qoldig'ining S0 4 manfiy ionlariga - mis plastinkadan sinkga o'ta boshlaydi. Natijada, elektrodlar va elektrolitlar orasidagi elektr zaryadlarining muvozanati buziladi, buning natijasida musbat sink ionlari yana katoddan elektrolitga oqib chiqa boshlaydi va bu elektrodda manfiy zaryadni saqlaydi; mis elektrodga yangi musbat ionlar to'planadi. Shunday qilib, anod va katod o'rtasida har doim elektr zanjiri orqali oqim o'tishi uchun zarur bo'lgan potentsial farq bo'ladi.
Polarizatsiya. Ko'rib chiqilayotgan Volta galvanik xujayrasi undagi zararli qutblanish hodisasi tufayli uzoq vaqt ishlay olmaydi. Bu hodisaning mohiyati quyidagicha. Musbat vodorod ionlari H 2 +, mis elektrod 1 ga yo'naltirilgan bo'lib, unda mavjud bo'lgan erkin elektronlar bilan o'zaro ta'sir qiladi va neytral vodorod atomlariga aylanadi. Bu atomlar mis elektrodning sirtini uzluksiz qatlam 4 bilan qoplaydi, bu ikki sababga ko'ra galvanik elementning ishlashini yomonlashtiradi. Birinchidan, vodorod qatlami va elektrolitlar o'rtasida qo'shimcha e.m paydo bo'ladi. d.s. (polarizatsiya emf), asosiy e ga qarshi qaratilgan. d.s. element, shuning uchun uning natijasida e. d.s. E kamayadi. Ikkinchidan, vodorod qatlami mis elektrodni elektrolitdan ajratib turadi va unga yangi musbat ionlarning yaqinlashishini oldini oladi. Bu galvanik hujayraning ichki qarshiligini keskin oshiradi.
Barcha galvanik hujayralardagi polarizatsiyaga qarshi kurashish uchun musbat elektrod atrofida maxsus moddalar joylashtiriladi - depolarizatorlar vodorod bilan oson kimyoviy reaksiyaga kirishadi. Ular musbat elektrodga yaqinlashib kelayotgan vodorod ionlarini o'zlashtiradi va bu elektrodga tushishiga yo'l qo'ymaydi.
Sanoat har xil turdagi (turli elektrodlar va elektrolitlar bilan) turli xil dizayndagi galvanik elementlarni ishlab chiqaradi. Eng keng tarqalgan uglerod-sink xujayralari bo'lib, ularda uglerod va rux elektrodlari ammoniy xlorid (ammiak) yoki oddiy tuzning suvli eritmasiga botiriladi va marganets peroksid depolarizator sifatida ishlatiladi.
quruq narsalar. Galvanik elementning bir turi quruq hujayra (157-rasm), cho'ntak elektr mash'allari, radio qabul qiluvchilar va boshqalar batareyalarida qo'llaniladi. Bu hujayrada suyuq elektrolit ammiakning talaş bilan aralashtirilgan eritmasidan tashkil topgan xamirsimon massa bilan almashtiriladi. va kraxmal va sink elektrod elektrolitlar va uglerod elektrodlari joylashtirilgan idish sifatida ishlatiladigan silindrsimon quti shaklida amalga oshiriladi. Elementning ishlashi paytida hosil bo'lgan gazlarni olib tashlash uchun uning ichida gaz chiqarish trubkasi mavjud.
Imkoniyat. Kimyoviy oqim manbalarining elektr energiyasini chiqarish qobiliyati ularning sig'imi bilan tavsiflanadi. Imkoniyatlar galvanik hujayralar yoki batareyalarda saqlanadigan elektr miqdorini anglatadi. Imkoniyatlar amper-soat bilan o'lchanadi. Kimyoviy oqim manbaining nominal sig'imi kimyoviy oqim manbaiga yuk ulanganda, uning e ga qadar bo'lgan vaqtga (soatlarda) chiqaradigan nominal (hisoblangan) tushirish oqimining (amperda) mahsulotiga tengdir. . d.s. minimal ruxsat etilgan qiymatga etib bormaydi. Uzoq muddatli operatsiya vaqtida galvanik hujayra berishi mumkin bo'lgan elektr miqdori kamayadi, chunki unda mavjud bo'lgan faol elementlar asta-sekin iste'mol qilinadi. kimyoviy moddalar, yuzaga kelishini ta'minlovchi e. d.s; kamaytirish paytida e. d.s. element va uning sig'imi va ichki qarshiligi ortadi.
Galvanik hujayra nominal quvvatga ega bo'ladi, agar u ishlab chiqarilganidan beri nisbatan qisqa vaqt o'tgan bo'lsa. Galvanik elementning sig'imi, agar u elektr energiyasini bermasa ham, asta-sekin kamayadi (10-12 oylik saqlashdan keyin quruq hujayralar sig'imi 20-30% ga kamayadi). Bu bilan izohlanadi kimyoviy reaksiyalar bunday hujayralarda uzluksiz oqadi va ularda saqlanadigan faol kimyoviy moddalar doimo iste'mol qilinadi.
Vaqt o'tishi bilan kimyoviy oqim manbalarining sig'imining pasayishi deyiladi o'z-o'zidan tushirish. Galvanik elementning quvvati katta oqim bilan zaryadsizlanganda ham kamayadi.
Galvanik elementning diagrammasini tuzish uchun uning harakat tamoyilini, strukturaviy xususiyatlarini tushunish kerak.
Iste'molchilar kamdan-kam hollarda akkumulyatorlar va batareyalarga e'tibor berishadi, ayni paytda bu oqim manbalari eng ko'p talabga ega.
Kimyoviy oqim manbalari
Galvanik hujayra nima? Uning sxemasi elektrolitga asoslangan. Qurilma elektrolitlar joylashgan kichik idishni o'z ichiga oladi, ajratuvchi material bilan adsorbsiyalanadi. Bundan tashqari ikkita galvanik elementning sxemasi mavjudligini nazarda tutadi.Bunday galvanik element qanday nomlanadi? Ikki metalni bir-biriga bog'laydigan sxema redoks reaktsiyasining mavjudligini ko'rsatadi.
Eng oddiy galvanik hujayra
Bu kuchli elektrolitlar eritmasiga botiriladigan turli metallardan tayyorlangan ikkita plastinka yoki novda mavjudligini nazarda tutadi. Ushbu galvanik hujayraning ishlashi davomida anodda elektronlarning qaytishi bilan bog'liq oksidlanish jarayoni amalga oshiriladi.
Katodda - salbiy zarralarni qabul qilish bilan birga pasayish. Elektronlarning tashqi kontur bo'ylab qaytaruvchidan oksidlovchiga o'tishi mavjud.
Galvanik hujayraga misol
Galvanik elementlarning elektron sxemalarini tuzish uchun ularning standart elektrod potensialining qiymatini bilish kerak. Mis sulfatning sink bilan o'zaro ta'sirida ajralib chiqadigan energiya asosida ishlaydigan mis-rux galvanik elementining variantini tahlil qilaylik.
Ushbu galvanik hujayra, uning sxemasi quyida keltiriladi, Yakobi-Daniel hujayrasi deyiladi. U mis sulfat (mis elektrod) eritmasiga botiriladigan narsalarni o'z ichiga oladi, shuningdek, uning sulfat eritmasida (rux elektrod) rux plastinkasidan iborat. Eritmalar bir-biri bilan aloqada bo'ladi, lekin ularning aralashishiga yo'l qo'ymaslik uchun elementda gözenekli materialdan yasalgan qism ishlatiladi.
Ishlash printsipi
Zanjir Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu bo'lgan galvanik element qanday ishlaydi? Uning ishlashi paytida, elektr davri yopilganda, metall sinkning oksidlanish jarayoni sodir bo'ladi.
Uning tuz eritmasi bilan aloqa yuzasida atomlarning Zn2+ kationlariga aylanishi kuzatiladi. Jarayon tashqi kontur bo'ylab harakatlanadigan "erkin" elektronlarning chiqishi bilan birga keladi.
Sink elektrodida sodir bo'ladigan reaktsiyani quyidagicha ifodalash mumkin:
Metall kationlarni kamaytirish mis elektrodda amalga oshiriladi. Sink elektrodidan bu yerga kirgan manfiy zarralar mis kationlari bilan birikib, ularni metall holida joylashtiradi. Bu jarayon quyidagicha ko'rinadi:
Agar biz yuqorida muhokama qilingan ikkita reaksiyani qo'shsak, biz sink-mis galvanik elementining ishlashini tavsiflovchi yig'ma tenglamani olamiz.
Anod - sink elektrod, katod - mis. Zamonaviy galvanik xujayralar va akkumulyatorlar bitta elektrolit eritmasidan foydalanishni talab qiladi, bu ularni qo'llash doirasini kengaytiradi, ularning ishlashini yanada qulay va qulay qiladi.
Galvanik hujayralarning turlari
Eng keng tarqalgan uglerod-sink elementlari. Ular marganets oksidi (4) bo'lgan anod bilan aloqa qilishda passiv uglerod oqimi kollektoridan foydalanadilar. Elektrolit ammoniy xlorid bo'lib, pasta shaklida ishlatiladi.
U tarqalmaydi, shuning uchun galvanik hujayraning o'zi quruq deb ataladi. Uning xususiyati operatsiya vaqtida "tiklash" qobiliyatidir, bu ularning ishlash davrining davomiyligiga ijobiy ta'sir qiladi. Bunday galvanik xujayralar past narxga ega, ammo kam quvvatga ega. Harorat tushganda, ular samaradorligini pasaytiradi va u ko'tarilganda, elektrolitlar asta-sekin quriydi.
Ishqoriy elementlar gidroksidi eritmasidan foydalanishni o'z ichiga oladi, shuning uchun ular juda ko'p ilovalarga ega.
Lityum xujayralarda faol metall anod vazifasini bajaradi, bu xizmat muddatiga ijobiy ta'sir qiladi. Lityum salbiyga ega, shuning uchun kichik o'lchamlarda bunday elementlar maksimal nominal kuchlanishga ega. Bunday tizimlarning kamchiliklari orasida yuqori narx mavjud. Lityum oqim manbalarini ochish portlovchi hisoblanadi.
Xulosa
Har qanday galvanik elementning ishlash printsipi katod va anodda sodir bo'ladigan redoks jarayonlariga asoslanadi. Amaldagi metallga qarab, tanlangan elektrolitlar eritmasi, elementning ishlash muddati, shuningdek nominal kuchlanishning qiymati o'zgaradi. Hozirgi vaqtda xizmat muddati etarlicha uzoq bo'lgan litiy, kadmiy galvanik xujayralari talabga ega.
Kimyoviy galvanik elementga Yakobi-Daniel xujayrasi misol bo'la oladi (6-rasm). U mis elektroddan (CuSO 4 eritmasiga botirilgan mis plastinka) va rux elektroddan (ZnSO 4 eritmasiga botirilgan rux plastinkasidan) iborat. Sink plastinka yuzasida DES paydo bo'ladi va muvozanat o'rnatiladi
Zn ⇄ Zn 2+ + 2ē
Bunday holda, sinkning elektrod potensiali paydo bo'ladi va elektrod sxemasi Zn|ZnSO 4 yoki Zn|Zn 2+ ko'rinishida bo'ladi.
Xuddi shunday, DES ham mis plastinkada paydo bo'ladi va muvozanat o'rnatiladi
Cu ⇄ Cu 2+ + 2ē
Shuning uchun misning elektrod potentsiali paydo bo'ladi va elektrod sxemasi Cu|CuSO 4 yoki Cu|Cu 2+ kabi ko'rinadi.
Zn elektrodida (elektrokimyoviy faolroq) oksidlanish jarayoni davom etadi: Zn - 2ē → Zn 2+. Cu-elektrodda (elektrokimyoviy jihatdan kamroq faol) qaytarilish jarayoni sodir bo'ladi: Cu 2+ + 2ē → Cu.
Guruch. 6 Mis-rux galvanik elementining sxemasi
Elektrokimyoviy reaksiyaning umumiy tenglamasi:
Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu
yoki Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu
Kimyoviy galvanik elementning sxemasi "to'g'ri plyus" qoidasiga muvofiq yozilganligi sababli, Yakobi-Daniel xujayra sxemasi quyidagicha ko'rinadi.
Diagrammadagi ikki baravar elektrodlar orasidagi elektrolitik aloqani ko'rsatadi, odatda tuz ko'prigi yordamida amalga oshiriladi.
Marganets-sinkli galvanik elementda (7-rasm), mis-sinkdagi kabi, sink elektrod anod vazifasini bajaradi. Ijobiy elektrod marganets dioksidining grafit va asetilen quyqasi bilan aralashmasidan "aglomerat" ustuni shaklida bosiladi, uning o'rtasiga uglerod tayog'i - oqim kollektori qo'yiladi.
Guruch. 7 Quruq marganets-rux xujayrasi sxemasi
1 - anod (rux kosasi), 2 - katod (marganets dioksidining grafit bilan aralashmasi), 3 - metall qopqoqli grafit oqim kollektori,
4 - elektrolitlar
NH 4 CI gidrolizi tufayli ammoniy xlorid o'z ichiga olgan marganets-sink hujayralarida ishlatiladigan elektrolitlar ozgina kislotali reaktsiyaga ega. Kislotali elektrolitda musbat elektrodda oqim hosil qiluvchi jarayon sodir bo'ladi:
MnO 2 + 4N + + 2ē → Mn 2+ + 2N 2 O
PH 7-8 bo'lgan elektrolitda vodorod ionlari juda kam va reaktsiya suv ishtirokida boshlanadi:
MnO 2 + H 2 O + ē → MnOOH + OH -
MnOOH - to'liq bo'lmagan marganets (III) gidroksidi - marganit.
Vodorod ionlari oqim hosil qilish jarayonida iste'mol qilinganligi sababli, elektrolit kislotali, neytral yoki hatto ishqoriy bo'ladi. Elementlarni tushirish vaqtida sho'r elektrolitda kislota reaktsiyasini ushlab turish mumkin emas. Tuz elektrolitiga kislota qo'shib bo'lmaydi, chunki bu sink elektrodining kuchli o'z-o'zidan chiqishi va korroziyasini keltirib chiqaradi. Manganit elektrodda to'planganligi sababli, u qisman sink elektrodini tushirish paytida hosil bo'lgan sink ionlari bilan reaksiyaga kirishishi mumkin. Bunday holda, kam eriydigan birikma - hetaaerolit olinadi va eritma kislotalanadi:
2MnOOH + Zn 2+ → ZnO∙Mn 2 O 3 + 2H +
Hetaaerolit hosil bo'lishi, hujayra zaryadsizlanganda elektrolitning juda ishqoriy bo'lishiga yo'l qo'ymaydi.
Elektrolizdan tashqari, oqimning boshqa varianti ham mumkin redoks reaktsiyalar. Bunday holda, qaytaruvchidan oksidlovchiga elektronlar tashqi elektr zanjiri orqali metall o'tkazgich orqali o'tadi. Natijada, tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektr toki paydo bo'ladi va bunday qurilma chaqiriladi galvanik element. Galvanik hujayralar kimyoviy oqim manbalari- kimyoviy energiyani to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantirish uchun asboblar, uning boshqa shakllarini chetlab o'tish.
Turli metallar va ularning birikmalariga asoslangan galvanik hujayralar keng qo'llanilishini topdi. amaliy foydalanish kimyoviy oqim manbalari sifatida.
Galvanik hujayrada kimyoviy energiya elektr energiyasiga aylanadi. Eng oddiy galvanik element CuSO 4 va ZnSO 4 eritmalari bo'lgan ikkita idishdan iborat bo'lib, ular mos ravishda mis va sink plitalari botiriladi. Tomirlar elektrolit eritmasi (masalan, KCl) bilan to'ldirilgan tuz ko'prigi deb ataladigan naycha bilan bir-biriga bog'langan. Bunday tizim deyiladi mis-sink galvanik elementi.
Sxematik tarzda, mis-rux galvanik elementida yoki boshqacha aytganda, galvanik elementning sxemasida sodir bo'ladigan jarayonlar quyidagi rasmda ko'rsatilgan.
Galvanik hujayraning diagrammasi
Sink oksidlanishi anodda sodir bo'ladi:
Zn - 2e - \u003d Zn 2+.
Natijada, rux atomlari eritmaga kiradigan ionlarga aylanadi va sink anod eriydi va uning massasi kamayadi. Galvanik hujayradagi anod tashqi batareyaning musbat qutbiga ulangan elektroliz jarayonidan farqli o'laroq, salbiy elektrod (sink atomlaridan olingan elektronlar tufayli) ekanligini unutmang.
Rux atomlaridan elektronlar tashqi elektr zanjiri (metall o'tkazgich) bo'ylab katodga o'tadi, bu erda uning tuzi eritmasidan mis ionlarini kamaytirish jarayoni sodir bo'ladi:
Cu 2+ + 2e - \u003d Cu.
Natijada, mis atomlari hosil bo'lib, ular katod yuzasiga yotqiziladi va uning massasi ortadi. Galvanik hujayradagi katod musbat zaryadlangan elektroddir.
Mis-sink galvanik elementida sodir bo'ladigan reaktsiyaning umumiy tenglamasini quyidagicha ifodalash mumkin:
Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu.
Aslida, misni uning tuzidagi sink bilan almashtirish reaktsiyasi sodir bo'ladi. Xuddi shu reaksiya boshqa yo'l bilan ham amalga oshirilishi mumkin - rux plitasini CuSO 4 eritmasiga botirish orqali. Bunday holda, bir xil mahsulotlar hosil bo'ladi - mis va sink ionlari. Ammo mis-rux galvanik elementidagi reaktsiya o'rtasidagi farq shundaki, elektronlarning orqaga qaytishi va biriktirilishi jarayonlari fazoviy ravishda ajratiladi. Elektronlarning orqaga qaytishi (oksidlanish) va biriktirilishi (qaytarilishi) jarayonlari Zn atomining Cu 2+ ioni bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqasi paytida emas, balki tizimning turli joylarida - mos ravishda anodda va katodda sodir bo'ladi. metall o'tkazgich orqali ulanadi. Ushbu reaksiyani amalga oshirishning ushbu usuli bilan elektronlar metall o'tkazgich bo'lgan tashqi kontur bo'ylab anoddan katodga o'tadi. Zaryadlangan zarralarning yo'naltirilgan va tartibli oqimi (bu holda elektronlar). elektr toki. Galvanik elementning tashqi pallasida elektr toki paydo bo'ladi. Ovoz berish uchun JavaScript yoqilgan boʻlishi kerak
