Галваничен елемент: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
GOTINI Етикети: Заместване Визуален редактор |
м Бот: премахнат вероятен вандализъм на Специални:Приноси/79.134.161.111 |
||
Ред 1:
'''Галваничният елемент''' е [[химия|химичен]] източник на [[електроенергия]], в който възниква [[електродвижещо напрежение]] и протича [[електрически ток]] в резултат на [[химична реакция]]. Наречен е на името на откривателя си, [[Луиджи Галвани]].
== История ==
През [[1780]] г. Луиджи Галвани открил, че когато два различни [[метал]]а – например [[Мед (елемент)|мед]] и [[цинк]], бъдат допрени и след това с тях се докоснат едновременно различни участъци от [[нерв]]а на крак от жаба, той се свива. Галвани нарича ефекта биоелектричество. След това се създава галваничният елемент, който представлява най-общо електрическа верига от два различни метала, чиито противоположни краища са потопени в солен разтвор. [[батерия|Електрическата батерия]], изобретена по-късно от [[Алесандро Волта]] има подобен принцип на действие и представлява поредица от галванични елементи.
== Терминология ==
[[Файл:Galvanic cell with no cation flow.png|400px|мини]]
При описване на галваничните елементи се ползва химическа терминология, която може да обърка човек с електротехническо образование:
* [[Електрод]]ът, на който протича [[окисление]]то, се нарича анод. Това е електродът, който отделя в [[електролит]]а положителни [[йон]]и, а [[електрон]]ите подава по веригата. Анодът е отрицателният извод на елемента.
* Електродът, на който протича [[Окислително-редукционни процеси|редукцията]], се нарича катод. Там положителните йони се отлагат като [[атом]]и, като за целта по веригата получават електрони. Катодът е положителният извод на галваничния елемент.
Прието е в схемите анодът да се чертае вляво, а катодът вдясно.
== Принцип на действие ==
Един от първите галванични елементи е елементът на Даниел-Якоби. Той се състои от [[стъкло|стъклен]] съд, разделен на две половини от пореста преграда. В едната част на съда се съдържа разтвор на '''CuSO<sub>4</sub>'''. 5H<sub>2</sub>O, (син камък) в който е потопен меден електрод. Той е положителният електрод (катодът) на галваничния елемент. В другата половина на съда се налива разтвор на '''ZnSO<sub>4</sub>''' и се потапя цинков електрод. Той е отрицателният електрод (анодът) на елемента. Двата електрода се наричат полюси.
Металите на двата електрода се разтварят в електролита с различна скорост, като при това електродите се зареждат електрически, но до различна степен. Това поражда различен потенциал върху двата електрода, и ако те бъдат съединени директно или с [[проводник]], протича електрически ток.
На двата електрода се извършват съответно окисление и редукция по реакциите:
:Zn – 2e<sup>−</sup> → Zn<sup>2+</sup> (E = −0,76 V)
:Cu<sup>2+</sup> + 2e<sup>−</sup> → Cu (E = +0,34 V)
или сумарно:
:Cu<sup>2+</sup> + Zn → Cu + Zn<sup>2+</sup>
а електрическият потенциал (електродвижещото напрежение, ЕДН) е 0,34 V − (−0,76 V) = 1,10 V
Вследствие тези реакции йони от цинка на анода се отделят в електролита, а върху катода се отделя мед от синия камък. По този начин анодът постепенно се консумира или корозира, а синият камък отделя съдържащата се в него мед. Ако нямаше пореста преграда, медта щеше да се отдели върху цинка до пълното му помедняване и напрежение нямаше да има.
== Видове ==
'''Въглерод-цинковият елемент''' е създаден през 1866 г. от [[Лекланше]]. Положителният полюс е от [[въглерод]], покрит с [[манганов диоксид]] (MnO<sub>2</sub>), а отрицателният – от цинк. [[Електролит]]ът е [[нишадър]] (NH<sub>4</sub>Cl), който обикновено се пропива в [[пясък]]. При работа с елемента се извършват обикновено процесите:
* на отрицателния полюс
*:: Zn → Zn<sub>2</sub><sup>+</sup> + 2e<sup>-</sup>;
* на положителния полюс
*:: 2MnO<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O + 2e<sup>-</sup> → 2MnO(OH) + 2OH<sup>-</sup>;
* в електролита
*:: Zn + 2MnO<sub>2</sub> + 2NH<sub>4</sub>Cl + 2OH<sup>-</sup> → Zn(NH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
* или сумарно
*:: Zn + 2MnO<sub>2</sub> + 2NH<sub>4</sub>Cl → Zn(NH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub> + 2MnO(OH),
т.е. електрическата [[енергия]] се получава за сметка на [[окисление]]то на цинка от [[пиролузит]]а.
'''Живачният галваничен елемент''' има цинкова [[амалгама]] на отрицателния полюс, а положителният полюс е от [[живачен(II) оксид]]. Електролитът е концентрирана [[калиева основа]] (КОН). При работа с елемента протичат процесите:
* на отрицателния полюс
*:: Zn + 2OH<sup>-</sup> → ZnO + H<sub>2</sub>O + 2e<sup>-</sup>
* на положителния полюс
*:: HgO + H<sub>2</sub>O + 2e<sup>-</sup> → Hg + 2OH<sup>-</sup>
* или сумарно
*:: Zn + HgO → Hg + ZnO
В този случай цинкът се окислява от живачния оксид.
Цинкът е отрицателен полюс и при '''алкално-мангановия галваничен елемент'''. Отново окислително-редукционният процес е взаимодействието на цинка с манганов диоксид:
::Zn + 2MnO<sub>2</sub> → ZnO + Mn<sub>2</sub>O<sub>3</sub>.
Тук обаче условията за взаимодействие и крайните продукти са различни от елемента на Лекланше. Електролит е калиева основа (КОН), а положителният полюс – пресован [[графит]] и MnO<sub>2</sub>. На електродите се извършват процесите:
* на отрицателния полюс
*:: Zn + 2OH<sup>-</sup> → ZnO + H<sub>2</sub>O + 2e<sup>-</sup>
* на положителния полюс
*:: 2MnO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O + 2e<sup>-</sup> → Mn<sub>2</sub>O<sub>3</sub> +2OH<sup>-</sup>.
== Вижте още ==
| |||