Pentru a întocmi o diagramă a unei celule galvanice, este necesar să înțelegem principiul acțiunii acesteia, caracteristicile structurale.
Consumatorii rareori acordă atenție bateriilor și bateriilor, în timp ce aceste surse de energie sunt cele mai solicitate.
Surse de curent chimic
Ce este o celulă galvanică? Circuitul său se bazează pe un electrolit. Dispozitivul include un mic recipient în care se află electrolitul, adsorbit de materialul separator. În plus, schema a două celule galvanice presupune prezența unui catod și a unui anod. Care este numele unei astfel de celule galvanice? Schema care leagă două metale împreună sugerează o reacție redox.
Cea mai simplă celulă galvanică
Implică prezența a două plăci sau tije din metale diferite, care sunt scufundate într-o soluție puternică de electrolit. În timpul funcționării acestei celule galvanice, pe anod se efectuează un proces de oxidare, asociat cu întoarcerea electronilor.
La catod - recuperare, însoțit deacceptarea particulelor negative. Există un transfer de electroni prin circuitul extern către oxidant de la agentul reducător.
Un exemplu de celulă galvanică
Pentru a realiza circuite electronice din celule galvanice, este necesar să se cunoască valoarea potențialului lor standard de electrod. Să analizăm o variantă a unei celule galvanice cupru-zinc care funcționează pe baza energiei eliberate în timpul interacțiunii sulfatului de cupru cu zinc.
Această celulă galvanică, a cărei schemă va fi dată mai jos, se numește celula Jacobi-Daniel. Include o placă de cupru, care este scufundată într-o soluție de sulfat de cupru (electrod de cupru), și este, de asemenea, formată dintr-o placă de zinc, care se află într-o soluție a sulfatului său (electrod de zinc). Soluțiile sunt în contact una cu ceal altă, dar pentru a preveni amestecarea lor, elementul folosește un despărțitor din material poros.
Principiul de funcționare
Cum funcționează o celulă galvanică, al cărei circuit este Zn ½ ZnSO4 ½ ½ CuSO4 ½ Cu? În timpul funcționării acestuia, când circuitul electric este închis, are loc procesul de oxidare a zincului metalic.
Pe suprafața sa de contact cu o soluție de sare se observă transformarea atomilor în cationi Zn2+. Procesul este însoțit de eliberarea de electroni „liberi”, care se mișcă de-a lungul circuitului extern.
Reacția care are loc pe electrodul de zinc poate fi reprezentată după cum urmează:
Zn=Zn2+ + 2e-
Recuperarecationii metalici se efectuează pe un electrod de cupru. Particulele negative care intră aici de la electrodul de zinc se combină cu cationii de cupru, depunându-le sub formă de metal. Acest proces este după cum urmează:
Cu2+ + 2e-=Cu
Dacă adunăm cele două reacții discutate mai sus, obținem o ecuație totală care descrie funcționarea unei celule galvanice zinc-cupru.
Electrodul de zinc acționează ca anod, cuprul servește drept catod. Bateriile și celulele galvanice moderne necesită utilizarea unei singure soluții de electrolit, care extinde domeniul de aplicare al acestora, face funcționarea lor mai confortabilă și mai convenabilă.
Soiuri de celule galvanice
Cele mai frecvente sunt elementele carbon-zinc. Ei folosesc un colector de curent pasiv de carbon în contact cu anodul, care este oxid de mangan (4). Electrolitul este clorură de amoniu, aplicată sub formă de pastă.
Nu se răspândește, așa că celula galvanică în sine se numește uscată. Caracteristica sa este capacitatea de „recuperare” în timpul funcționării, ceea ce are un efect pozitiv asupra duratei perioadei lor de funcționare. Astfel de celule galvanice au un cost redus, dar o putere redusă. Când temperatura scade, acestea își reduc eficiența, iar când crește, electrolitul se usucă treptat.
Elementele alcaline implică utilizarea unei soluții alcaline, deci au destul de multeaplicații.
În celulele cu litiu, un metal activ acționează ca un anod, ceea ce are un efect pozitiv asupra duratei de viață. Litiul are un potențial electrod negativ, prin urmare, cu dimensiuni mici, astfel de elemente au o tensiune nominală maximă. Printre dezavantajele unor astfel de sisteme se numără prețul ridicat. Deschiderea surselor de alimentare cu litiu este explozivă.
Concluzie
Principiul de funcționare al oricărei celule galvanice se bazează pe procese redox care au loc la catod și anod. În funcție de metalul utilizat, soluția de electrolit selectată, durata de viață a elementului se modifică, precum și valoarea tensiunii nominale. În prezent, sunt solicitate celule galvanice cu litiu și cadmiu, care au o durată de viață destul de lungă.
