voltaiska celler
en voltaisk cell är en anordning som producerar en elektrisk ström från energi som frigörs av en spontan redoxreaktion i två halvceller.
inlärningsmål
minns att reduktion sker vid katoden och oxidation sker vid anoden i en voltaisk cell
viktiga Takeaways
viktiga punkter
- Oxidation beskriver förlusten av elektroner av en molekyl, atom eller jon.
- reduktion beskriver förstärkningen av elektroner med en molekyl, atom eller jon.
- elektronerna flyter alltid från anoden till katoden.
- halvcellerna är förbundna med en saltbrygga som gör att jonerna i lösningen kan röra sig från en halvcell till den andra, så att reaktionen kan fortsätta.
nyckeltermer
- redox: en reversibel kemisk reaktion där en reaktion är en oxidation och det omvända är en reduktion.
- halvcell: endera av de två delarna av en elektrokemisk cell som innehåller en elektrod och en elektrolyt.
- voltaic cell: En cell, såsom i ett batteri, där en irreversibel kemisk reaktion genererar elektricitet; en cell som inte kan laddas.
en elektrokemisk cell är en anordning som producerar en elektrisk ström från energi som frigörs av en spontan redoxreaktion. Denna typ av cell innefattar den galvaniska eller voltaiska cellen, uppkallad efter Luigi Galvani och Alessandro Volta. Dessa forskare genomförde flera experiment på kemiska reaktioner och elektrisk ström under slutet av 18th century.
elektrokemiska celler har två ledande elektroder, kallade anoden och katoden. Anoden definieras som elektroden där oxidation sker. Katoden är elektroden där reduktion sker. Elektroder kan tillverkas av alla tillräckligt ledande material, såsom metaller, halvledare, grafit och till och med ledande polymerer. Mellan dessa elektroder är elektrolyten, som innehåller joner som kan röra sig fritt.
den voltaiska cellen använder två olika metallelektroder, var och en i en elektrolytlösning. Anoden kommer att genomgå oxidation och katoden kommer att genomgå reduktion. Anodens metall oxiderar, går från ett oxidationstillstånd av 0 (i fast form) till ett positivt oxidationstillstånd, och det blir en jon. Vid katoden kommer metalljonen i lösningen att acceptera en eller flera elektroner från katoden, och jonens oxidationstillstånd kommer att minska till 0. Detta bildar en fast metall som avsätts på katoden. De två elektroderna måste vara elektriskt anslutna till varandra, vilket möjliggör ett flöde av elektroner som lämnar anodens metall och strömmar genom denna anslutning till jonerna vid katodens yta. Detta flöde av elektroner är en elektrisk ström som kan användas för att göra arbete, som att vrida en motor eller driva ett ljus.
Exempelreaktion
driftsprincipen för den voltaiska cellen är en samtidig oxidations-och reduktionsreaktion, kallad en redoxreaktion. Denna redoxreaktion består av två halvreaktioner. I en typisk voltaisk cell är redoxparet koppar och zink, representerat i följande halvcellsreaktioner:
Zinkelektrod (anod): zn (s) Ukrainian Zn2+(aq) + 2 e-
kopparelektrod (katod): Cu2 + (aq) + 2 e– kubi Cu(s)
cellerna är konstruerade i separata bägare. Metallelektroderna är nedsänkta i elektrolytlösningar. Varje halvcell är ansluten med en saltbro, vilket möjliggör fri transport av joniska arter mellan de två cellerna. När kretsen är klar strömmar strömmen och cellen ”producerar” elektrisk energi.
en galvanisk eller voltaisk cell: cellen består av två halvceller anslutna via en saltbrygga eller permeabelt membran. Elektroderna nedsänks i elektrolytlösningar och ansluts genom en elektrisk belastning.
koppar oxiderar lätt zink; anoden är zink och katoden är koppar. Anjonerna i lösningarna är sulfater av respektive metaller. När en elektriskt ledande anordning ansluter elektroderna, är den elektrokemiska reaktionen:
Zn + Cu2 + Aucb Zn2 + + Cu