Гальванические элементы и их схема соединения (нажмите на фото чтобы открыть его в большем формате)
Гальванический элемент - это установка, которая облегчает окислительно-восстановительные реакции контролируемым и специфическим образом, который генерирует ток (поток электронов). Гальванический элемент, электрохимический элемент и батарея - это разные названия гальванического элемента. Ниже приведен типичный гальванический элемент, который продемонстрирует все важные функции.

Типичный гальванический элемент.
Каждый гальванический элемент ДОЛЖЕН содержать следующее:

Полуэлемент окисления, в котором электроны будут потеряны
Восстановительная полуэлементная ячейка, в которую будут приниматься электроны
Провод, соединяющий два элемента, часто содержащий вольтметр для измерения потенциала элемента
Солевой мост или какой-либо другой способ поддержания баланса заряда
Давайте рассмотрим каждую из этих функций конкретно и почему они необходимы.

Окислительный полуэлемент
Полуэлемент окисления - это место, где возникают электроны. Он состоит из двух основных частей: электрода и раствора. Электрод окислительной ячейки называется анодом. В этом примере анодом является цинк. По мере протекания реакции электроны покидают металлический цинк на аноде, превращая его в ионы цинка. Затем эти ионы попадают в раствор, в данном случае сульфат цинка. Противоион не имеет значения, если он растворим с ионом анодного металла. Однако катион раствора должен соответствовать металлу анода. Во время реакции электроны покидают анод и перемещаются по проводу к восстановительной полуэлементу, увеличивая концентрацию ионов металлов в растворе и разъедая анод.

Провод
Это самая простая часть установки. Провод позволяет электронам перемещаться между двумя полуэлементами. Часто он подключается к устройству, называемому вольтметром, которое измеряет потенциал. Вольтметры полезны для контроля хода реакции, но не обязательны. Проводник не обязательно должен быть проводом, но провода являются наиболее распространенным способом соединения элементов для этих типов установок.

Восстановительный полуэлемент
Восстановительный полуэлемент является местом назначения для электронов, высвобождаемых из анода. Металлический электрод в восстановительной полуэлементе называется катодом. Когда электроны движутся вниз по катоду, они контактируют с ионным раствором. Затем катионы в растворе превращаются в металл и осаждаются на поверхности катода. В простом гальваническом элементе катионы соответствуют катоду. В этом примере для катода используется медь, и поэтому катионы в растворе представляют собой медь. Опять же, противоион не имеет значения. По мере протекания реакции концентрация катиона снижается, а масса катода увеличивается.

Солевой мост
По мере протекания реакции электроны покидают анод и перемещаются к катоду. Положительный заряд ионов металлов в окислительной полуэлементе увеличивается, а в катодной полуэлементе уменьшается. Это проблема, потому что накопление заряда в большинстве случаев делает реакции неблагоприятными. Солевой мост устраняет эту проблему. Как правило, простые ионные соли, такие как KCl, NaNO 3 и т. Д., Создают хорошие солевые мостики. Солевой мостик насыщен этими соединениями и уравновешивает заряд в двух полуэлементах. В показанном примере соль может содержать сульфат калия. По мере протекания реакции ионы калия будут поступать в восстановительную полуэлемент, чтобы заменить потерянные ионы меди. Аналогично, ионы сульфата будут поступать в окислительную полуэлемент, чтобы сбалансировать ионы цинка, поступающие в раствор. Без солевого моста для передачи заряда гальванические элементы не работают.

Практическая задача
Химик настраивает гальванический элемент для проведения реакции, описанной ниже:

Cr + 3Ag + → Cr 3 + + 3Ag

Они используют ионы натрия для передачи положительного заряда и нитрата в качестве каждого противоиона. Обозначьте каждую часть элемента названием и химическими веществами, где это уместно, и укажите напряжение, связанное с реакцией в стандартных условиях.


Ответы:

a: вольтметр

b: НаНО-3 солевой мост

c: Cr анод

d: Cr (NO 3) 3 раствор

e: Ag катод

f: раствор AgNO 3
Напряжение: 1,54 В

{module id="96#Сохраните материал в вашей социальной сети, чтобы легко найти его:" showtitle="true"}

{module id="103#Ответы на домашние задания:" showtitle="true"}

Сохраните материал в вашей социальной сети, чтобы легко найти его: