Element galvanic: schemă, principiu de funcționare, aplicare

Pentru a elabora o schemă a unei celule galvanice, este necesar să înțelegem principiul acțiunii sale, trăsăturile structurii.

Consumatorii rareori acordă atenție bateriilor și bateriilor, în timp ce aceste surse de curent sunt cele mai solicitate.

Surse chimice de curent

Ce este o celulă galvanică? Schema sa se bazează pe electrolit. Dispozitivul include un recipient mic, în care este localizat electrolitul, adsorbit de materialul de separare. În plus, schema a două celule galvanice presupune prezența catod și anod. Care este numele unei astfel de celule galvanice? Un circuit care conectează două metale împreună presupune prezența unei reacții de reducere a oxidării.

Cea mai simplă celulă galvanică

Aceasta implică prezența a două plăci sau tije fabricate din metale diferite, care sunt scufundate într-o soluție cu un electrolit puternic. În timpul funcționării acestei celule galvanice, se efectuează un proces de oxidare la anod, care este legat de eliberarea electronilor.

La catod, o recuperare însoțită de adoptarea de particule negative. Există un transfer de electroni de-a lungul circuitului extern către oxidant din agentul reducător.

Exemplu de celulă galvanică

Pentru a compune circuite electronice ale celulelor galvanice, este necesar să se cunoască valoarea potențialului lor electrod standard. Să analizăm varianta 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 elementul Jacobi-Daniel. Acesta include o placă de cupru care este imersată într-o soluție de sulfat de cupru (electrod de cupru) și, de asemenea, este alcătuită dintr-o placă de zinc localizată într-o soluție de sulfat (electrod de zinc). Soluțiile sunt în contact unul cu celălalt, dar pentru a împiedica amestecarea lor, elementul folosește o pereche de partiție din material poros.

Principiul de funcționare

Cum funcționează funcția celulară galvanică, a cărei circuit are forma Zn frac12- ZnSO4 frac12-frac12- CUSO4 frac12-Cu? În timpul funcționării sale, când circuitul electric este închis, se produce procesul de oxidare a zincului metalic.

Pe suprafața sa de contact cu o soluție de sare, se observă conversia atomilor în cationi de Zn2 +. Procesul este însoțit de eliberarea electronilor "liberi" care se deplasează de-a lungul circuitului extern.

Reacția care se desfășoară pe electrodul de zinc poate fi reprezentată în următoarea formă:

Zn = Zn2 + + 2e;

Reducerea cationilor metalici se efectuează pe un electrod de cupru. Particulele negative care vin aici de la electrodul de zinc sunt combinate cu cationi de cupru, precipitându-i în formă de metal. Acest proces are următoarea formă:

Cu2 + + 2e- = Cu

Dacă combinăm cele două reacții discutate mai sus, obținem o ecuație sumară care descrie activitatea celulei galvanice zinc-cupru.

Electrodul de zinc acționează ca anod, iar cuprul servește drept catod. Celulele galvanice moderne și bateriile presupun utilizarea unei soluții de electroliți, care extinde domeniul de aplicare al acestora, face ca funcționarea lor să fie mai confortabilă și mai convenabilă.

Soiuri de celule galvanice

Cele mai frecvente sunt elementele de cărbune-zinc. Ei folosesc un curent pasiv de colector de carbon, în contact cu anodul, care este oxid de mangan (4). Electrolitul este clorura de amoniu, utilizată sub formă de pastă.

Nu se răspândește, așa că celula galvanică se numește uscată. Particularitatea sa este posibilitatea de "recuperare" în timpul muncii, care afectează în mod pozitiv durata perioadei lor operaționale. Astfel de celule galvanice sunt de cost redus, dar cu putere redusă. Când temperatura scade, ele își reduc eficacitatea, iar când crește, electrolitul se usucă treptat.

Elementele alcaline presupun utilizarea unei soluții alcaline, astfel încât acestea au destul de puține aplicații.

În celulele de litiu, metalul activ acționează ca anod, ceea ce are un efect pozitiv asupra duratei de viață. Litiu are un negativ potențialul electrodului, prin urmare, la dimensiuni mici, astfel de elemente au tensiunea nominală maximă. Printre deficiențele unor astfel de sisteme se numără un preț ridicat. Deschiderea surselor curente de litiu este explozivă.

concluzie

Principiul de funcționare al oricărei celule galvanice se bazează pe procesele de oxidare-reducere care se desfășoară pe catod și anod. În funcție de metalul utilizat, soluția electrolitului ales, durata de viață a elementului variază, precum și valoarea tensiunii nominale. În prezent, litiu, celule de cadmiu, care au o durată de viață destul de lungă, sunt în cerere.