celule voltaice
o celulă voltaică este un dispozitiv care produce un curent electric din energia eliberată de o reacție spontană redox în două jumătăți de celule.
obiective de învățare
amintiți-vă că reducerea are loc la catod și oxidarea are loc la anod într-o celulă voltaică
puncte cheie
puncte cheie
- oxidarea descrie pierderea de electroni de către o moleculă, atom sau ion.
- reducerea descrie câștigul de electroni de către o moleculă, atom sau ion.
- electronii curg întotdeauna de la anod la catod.
- semicelulele sunt conectate printr-o punte de sare care permite ionilor din soluție să se deplaseze de la o jumătate de celulă la alta, astfel încât reacția să poată continua.
termeni cheie
- redox: o reacție chimică reversibilă în care o reacție este o oxidare și invers este o reducere.
- jumătate de celulă: oricare dintre cele două părți ale unei celule electrochimice care conține un electrod și un electrolit.
- celula voltaică: O celulă, cum ar fi într-o baterie, în care o reacție chimică ireversibilă generează energie electrică; o celulă care nu poate fi reîncărcată.
o celulă electrochimică este un dispozitiv care produce un curent electric din energia eliberată de o reacție spontană redox. Acest tip de celulă include celula galvanică sau voltaică, numită după Luigi Galvani și Alessandro Volta. Acești oameni de știință au efectuat mai multe experimente privind reacțiile chimice și curentul electric la sfârșitul secolului al 18-lea.
celulele electrochimice au doi electrozi conductori, numiți anod și catod. Anodul este definit ca electrodul în care are loc oxidarea. Catodul este electrodul în care are loc reducerea. Electrozii pot fi fabricați din orice materiale suficient de conductive, cum ar fi metale, semiconductori, grafit și chiar polimeri conductivi. Între acești electrozi se află electrolitul, care conține ioni care se pot mișca liber.
celula voltaică folosește doi electrozi metalici diferiți, fiecare într-o soluție de electroliți. Anodul va suferi oxidare, iar catodul va suferi reducere. Metalul anodului se va oxida, trecând de la o stare de oxidare de 0 (în formă solidă) la o stare de oxidare pozitivă și va deveni un ion. La catod, ionul metalic din soluție va accepta unul sau mai mulți electroni din catod, iar starea de oxidare a ionului se va reduce la 0. Aceasta formează un metal solid care se depune pe catod. Cei doi electrozi trebuie Conectați Electric unul la celălalt, permițând un flux de electroni care părăsesc metalul anodului și curg prin această conexiune la ionii de la suprafața catodului. Acest flux de electroni este un curent electric care poate fi folosit pentru a lucra, cum ar fi rotirea unui motor sau alimentarea unei lumini.
exemplu de reacție
principiul de funcționare al celulei voltaice este o reacție simultană de oxidare și reducere, numită reacție redox. Această reacție redox constă din două jumătăți de reacții. Într-o celulă voltaică tipică, perechea redox este cupru și zinc, reprezentată în următoarele reacții semicelulare:
electrod de Zinc(anod): Zn(s) Zn2+(aq) + 2 e –
electrod de cupru (catod): Cu2+(aq) + 2 e– cu (S) (E) e-inq (e)
celulele sunt construite în pahare separate. Electrozii metalici sunt imersați în soluții electrolitice. Fiecare jumătate de celulă este conectată printr-o punte de sare, care permite transportul liber al speciilor ionice între cele două celule. Când circuitul este complet, curentul curge și celula „produce” energie electrică.
o celulă galvanică sau voltaică: celula este formată din două jumătăți de celule conectate printr-o punte de sare sau o membrană permeabilă. Electrozii sunt imersați în soluții electrolitice și conectați printr-o sarcină electrică.
cuprul oxidează ușor zincul; anodul este zinc și catodul este cupru. Anionii din soluții sunt sulfați ai metalelor respective. Când un dispozitiv conductor electric conectează electrozii, reacția electrochimică este:
Zn + Cu2+ Zn2 + + cu