School

Галваничен елемент - устройство, което превръщащо химична енергия в електрична

а) механизъм на действие - при окислително-редукционните процеси се обменят електрони, които могат да се движат и по проводници

Галваничен елемент на Даниел-Якоби

а) електрод - пластина, на която се случва една от полуреакциите на ОРП

• анод - електродът, върху който протича окислението (отдават се електрони)

$$\text{окисление: }\mathrm{Zn}{}_{(\mathrm{s})}\to \mathrm{Zn}{}^{2+}{}_{(\mathrm{aq})}+2\mathrm{e}{}^{-}$$

• катод - електродът, върху който протича редукцията (приемат се електрони)

$$\text{редукция: }\mathrm{Cu}{}^{2+}{}_{(\mathrm{aq})}+2\mathrm{e}{}^{-}\to \mathrm{Cu}{}_{(\mathrm{s})}$$

б) солеви мост - тръба, съдържаща неутрален за системата електролит, чиито йони служат за уравновесяването на зарядите в двата електрода

в) механизъм на действие

• приготвят се два разтвора на соли на веществата, участващи в галваничния елемент ($\mathrm{ZnSO}{}_4$ и $\mathrm{CuSO}{}_4$)
• в разтворите се поставят твърди пластинки от съответните прости вещества
• цинковата пластинка започва да се разтваря в разтвора, като цинковите атоми се превръщат в цинкови йони, отделяйки два електрона, които тръгват нагоре по проводника
• електроните стигат до медната пластинка, където привличат медни йони върху повърхността ѝ и се сливат с тях, образувайки медни атоми
• в първия разтвор се увеличават положителните заряди ($\mathrm{Zn}{}_{(\mathrm{s})}\to \mathrm{Zn}{}^{2+}{}_{(\mathrm{aq})}$), които привличат отрицателни йони от солевия мост, за да се уравновеси балансът; в противен случай допълнителноте положителни заряди няма да позволят на електроните да тръгнат по проводника
• във втория разтвор намаляват положителните заряди ($\mathrm{Cu}{}^{2+}{}_{(\mathrm{aq})}\to \mathrm{Cu}{}_{(\mathrm{s})}$) и разтворът става отрицателно зареден, привличайки положителни йони от солевия мост, който да уравновесят баланса; в противен случай отрицателният заряд няма да позволи на електроните от проводника да стигнат до разтвора

Галванични елементи с инертни електроди

Стандартен запис на галваничен елемент

• вляво се отбелязва анодното окисление, като се записват само веществата - изреждат се със запетаи, а фазовите граници се отбелязват с вертикална черта
• солевият мост се записва с две вертикални черти
• вдясно се отбелязва катодната редукция по същия начин като при окислението

$$\mathrm{Zn}{}_{(\mathrm{s})}|\mathrm{Zn}{}^{2+}{}_{(\mathrm{aq})}||\mathrm{Cu}{}^{2+}{}_{(\mathrm{aq})}|\mathrm{Cu}{}_{(\mathrm{s})}$$

$$\mathrm{Fe}{}_{(\mathrm{s})}|\mathrm{Fe}{}^{2+}{}_{(\mathrm{aq})}||\mathrm{Fe}{}^{3+}{}_{(\mathrm{aq})},\mathrm{Fe}{}^{2+}{}_{(\mathrm{aq})}|\mathrm{Pt}$$