Grenseløs Kjemi

Læringsmål

Husk at reduksjon skjer ved katoden og oksidasjon skjer ved anoden i en voltaisk celle

Key Takeaways

Nøkkelpunkter

• Oksidasjon beskriver tap av elektroner av et molekyl, atom eller ion.
• Reduksjon beskriver gevinsten av elektroner av et molekyl, atom eller ion.
• elektronene strømmer alltid fra anoden til katoden.
• halvcellene er forbundet med en saltbro som gjør at ionene i løsningen kan bevege seg fra en halvcelle til den andre, slik at reaksjonen kan fortsette.

Nøkkelord

• redoks: en reversibel kjemisk reaksjon der en reaksjon er en oksidasjon og omvendt er en reduksjon.
• halvcelle: En av de to delene av en elektrokjemisk celle som inneholder en elektrode og en elektrolytt.
• voltaisk celle: En celle, for eksempel i et batteri, der en irreversibel kjemisk reaksjon genererer elektrisitet; en celle som ikke kan lades.en elektrokjemisk celle er en enhet som produserer en elektrisk strøm fra energi frigjort av en spontan redoksreaksjon. Denne typen celle inkluderer galvanisk eller voltaisk celle, oppkalt Etter Luigi Galvani og Alessandro Volta. Disse forskerne gjennomførte flere eksperimenter på kjemiske reaksjoner og elektrisk strøm i slutten av det 18.århundre.Elektrokjemiske celler har to ledende elektroder, kalt anoden og katoden. Anoden er definert som elektroden der oksidasjon oppstår. Katoden er elektroden der reduksjonen finner sted. Elektroder kan fremstilles av tilstrekkelig ledende materialer, som metaller, halvledere, grafitt og til og med ledende polymerer. I mellom disse elektrodene er elektrolytten, som inneholder ioner som kan bevege seg fritt.

  den voltaiske cellen bruker to forskjellige metallelektroder, hver i en elektrolyttløsning. Anoden vil gjennomgå oksidasjon og katoden vil gjennomgå reduksjon. Anodens metall vil oksidere, gå fra en oksidasjonstilstand på 0 (i fast form) til en positiv oksidasjonstilstand, og det vil bli en ion. Ved katoden vil metallionen i løsningen akseptere en eller flere elektroner fra katoden, og ionens oksidasjonstilstand vil redusere til 0. Dette danner et fast metall som legger seg på katoden. De to elektrodene må være elektrisk forbundet med hverandre, noe som muliggjør en strøm av elektroner som forlater anodens metall og strømmer gjennom denne forbindelsen til ioner på overflaten av katoden. Denne strømmen av elektroner er en elektrisk strøm som kan brukes til å gjøre arbeid, for eksempel slå en motor eller strøm et lys.

  Eksempelreaksjon

  operasjonsprinsippet til den voltaiske cellen er en samtidig oksidasjons-og reduksjonsreaksjon, kalt en redoksreaksjon. Denne redoksreaksjonen består av to halvreaksjoner. I en typisk voltaisk celle er redoksparet kobber og sink, representert i følgende halvcelle reaksjoner:

  Sinkelektrode (anode): Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e–

  Kobberelektrode (katode): Cu2+(aq) + 2 e – → Cu(er)

  cellene er konstruert i separate begre. Metallelektroder er nedsenket i elektrolyttløsninger. Hver halvcelle er forbundet med en saltbro, som muliggjør fri transport av ioniske arter mellom de to cellene. Når kretsen er fullført, strømmer strømmen og cellen «produserer» elektrisk energi.

  

  en galvanisk eller voltaisk celle: cellen består av to halvceller koblet via en saltbro eller permeabel membran. Elektrodene er nedsenket i elektrolyttløsninger og koblet gjennom en elektrisk belastning.Kobber oksiderer lett sink; anoden er sink og katoden er kobber. Anionene i løsningene er sulfater av de respektive metaller. Når en elektrisk ledende enhet kobler elektrodene, er den elektrokjemiske reaksjonen:

  Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu