Електрохемиска ќелија

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
Демонстрациона електрохемиска ќелија која е слична на Даниелската ќелија. Двете полу-ќелии се поврзани со солен мост што носи јони меѓу нив. Електроните течат во надворешното коло.

Електрохемиска ќелија е уред способен или да генерира електрична енергија од хемиски реакции или олеснување на хемиските реакции преку воведување на електрична енергија. Еден чест пример за електрохемиска ќелија е стандардна 1.5 - волтна[1] ќелија наменета за потрошувачка употреба. Овој тип на уред е познат како единствена галванска ќелија. Батерија се состои од една или повеќе ќелии, поврзани со моделот паралелна или серија.[2]

Полуќелии[уреди | уреди извор]

Бунзен ќелија, измислена од Роберт Бансен.

Електрохемиската ќелија се состои од две полуќелии. Секоја полуќелија се состои од електрода и електролит. Двете полуќелии може да го користат истиот електролит, или може да користат различни електролити. Хемиските реакции во ќелијата вклучуваат електролит, електроди, или надворешна супстанца (како во горивни ќелии која може да користи водороден гас како реактант). Во целосна електрохемиска ќелија, видовите од една полуќелија губат електрони (оксидација) до нивната електрода додека видовите од другите полуќелии добиваат електрони (редукција) од нивната електрода.

Солен мост (на пример, филтер хартија натопена во KNO3, NaCl, или некој друг електролит) често се употребува за да се обезбеди јонски контакт помеѓу две полуќелии со различни електролити, но сепак тој ги спречуваа растворите од мешање и предизвикување несакани странични реакции. Алтернатива на солен мост е да се овозможи директен контакт (и мешање) помеѓу двете полуќелии, на пример во едноставна електролиза на вода.

Со оглед на тоа што електроните течат од една полуќелија до друга преку надворешно коло, се утврдува различна одговорност. Ако не се обезбеди јонски контакт, оваа полнежска разлика брзо ќе го спречи понатамошниот проток на електрони. Солениот мост овозможува проток на негативни или позитивни јони за да се одржи распределбата на полнеж во рамномерна состојба помеѓу садовите за оксидација и редукција, додека чувањето на содржината е поинаку одвоено. Други уреди за постигнување на поделба на решенија се порозни садови и гелести решенија . Порозен сад се користи за хромоцинков елемент (десно).

Рамнотежни реакции[уреди | уреди извор]

Секоја полуќелија има карактеристичен напон. Разни избори на супстанции за секоја полуќелија даваат различни потенцијални разлики. Секоја реакција е подложена на рамнотежа помеѓу различни оксидациски состојби на јони: Кога ќе се достигне рамнотежа, ќелијата не може да обезбеди дополнителен напон. Во полу-ќелиите што се подложени на оксидација, колку е поблиску рамнотежата на јон / атом со попозитивна оксидациска состојба, толку повеќе потенцијал ќе добие оваа реакција. Исто така, во реакцијата на намалување, колку е поблиску рамнотежата на јон / атом со повеќе "негативна" оксидациона состојба, толку е поголем потенцијалот.

Потенцијал на ќелија[уреди | уреди извор]

Потенцијалот на ќелијата може да се предвиди преку употреба на потенционал на електродаи (напон на секоја полуќелија). Овие потенцијали на полуќелии се дефинирани во однос на доделувањето на 0 волти на стандардна водородна електрода (SHE). Разликата во напонот помеѓу потенцијалите на електродата дава предвидување за потенцијалното мерење. Kога се пресметува разликата во напонот, прво мора да се преработат полуќеличните равенки за реакцијата да добие балансирана равенка за оксидација-редукција.

  1. Намалете ја реакцијата на намалување со најмал потенцијал (за да создадете реакција на оксидација / целокупен позитивен ќеличен потенцијал)
  2. Полуреакциите мора да се помножат со цели броеви за да се постигне баланс на електрони.

Потенцијалите на ќелиите имаат можен опсег од приближно нула до 6 волти. Ќелиите што користат електролити на база на вода обично се ограничени на ќелични потенцијали помали од околу 2,5 волти, бидејќи многу моќните средства за оксидација и редукција кои ќе бидат потребни за производство на повисок ќеличен потенцијал имаат тенденција да реагираат со водата. Високи потенцијали на ќелиите се можни со ќелии кои користат други растворувачи наместо вода. На пример, литиумските ќелии со напон од 3 волти најчесто се достапни.

Потенцијалот на ќелиите зависи од концентрацијата на реактантите, како и нивниот тип. Бидејќи ќелијата е испразнета, концентрацијата на реактантите се намалува и потенцијалот на ќелијата, исто така, се намалува.

Поврзано[уреди | уреди извор]

уреди

Наводи[уреди | уреди извор]

уреди

  1. "Byjus ( a tutorial site)". 
  2. "Electrochemical Cells". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.