2015-09-06
301
В гальваническом элементе энергия химической реакции превращается в электрическую. Гальванический элемент состоит из двух металлических электродов, соединённых металлическим проводником (внешняя цепь) и помещённых в растворы собственных солей. Растворы соединены электролитическим мостиком. Растворы и электролитический мостик являются внутренней цепью элемента (рис. 5.6).
Схема медно-цинкового гальванического элемента может быть представлена следующим образом:
| (Анод) Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu (Катод) |
Потенциал цинкового электрода имеет более отрицательное значение, чем потенциал медного электрода, поэтому по внешнему проводнику электроны будут переходить от цинка к меди, что вызовет смещение равновесия Me0<══>Men+ + n ē на цинковом электроде вправо, а на медном электроде ─ влево.
Отклонение потенциала электрода от его равновесного значения называется электрохимической поляризацией (поляризацией). При замыкании цепи потенциал медного электрода сдвигается в сторону более отрицательного значения за счёт поглощения электронов, это катодная поляризация. Потенциал цинкового электрода смещается в сторону более положительного значения, т.к. электроны перемещаются с цинкового электрода на катод, цинковый электрод подвергается анодной поляризации. Таким образом, процессы на электродах гальванического элемента будут иметь вид:
|
|
|
| Анод: Zn0 – 2е → Zn2+; процесс окисления. Катод: Cu2+ + 2е → Cu0;процесс восстановления |
Концентрация катионов цинка в растворе будет увеличиваться, а катионов меди ─ уменьшаться, что вызовет движение анионов SO42─ из раствора CuSO4 в растворZnSO4. Следовательно, по внешней цепи гальванического элемента перемещаются электроны, а по внутренней ─ ионы.
| Токообразующая реакция: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu. |
Измерение электродвижущей силы.
Электродвижущая сила гальванического элемента вычисляется как разность потенциалов катода и анода и зависит от факторов, которые влияют на величину электродного потенциала: стандартного электродного потенциала, концентрации раствора и температуры (уравнение Нернста).
| ЭДС = Е катода ─ Е анода. |
Принцип действия гальванического элемента: окисление на аноде, пространственно отделённом от катода, на котором происходит восстановление, используется в производстве химических источников тока.
