Elektrokemia ĉelo

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo
manifestacia elektrokemia ĉela aranĝo similanta la ĉelo de Daniell. La du duona-ĉeloj estas ligita de sala ponto portanta jonojn inter ili. Elektrona fluo en la ekstera cirkvito.

Elektrokemia ĉelo estas aparato kapabla de ajna produktanta elektra energio de kemiaj reagoj aŭ faciliganta kemiajn reagojn tra la enkonduko de elektra energio. Ofta ekzemplo de elektrokemia ĉelo estas norma 1.5-volta "baterio". (Efektive ununura "Galvana ĉelo"; baterio konvene konsistas de multoblaj ĉeloj, konektita en ajna paralela aŭ seria skemo.)

Duonĉeloj[redakti | redakti fonton]

La ĉelo de Bunsen, inventita de Robert Bunsen.

Elektrokemia ĉelo konsistas de du duonĉeloj. Ĉiu duonĉelo konsistas de elektrodo kaj elektrolizaĵo. La du duonĉeloj povas uzi la saman elektrolizaĵon aŭ ili povas uzi malsamajn elektrolizaĵojn. La kemiaj reakcioj en la ĉelo povas okupi la elektrolizaĵon, la elektrodoj aŭ ekstera substanco (kiel en karburaĵaj ĉeloj kiu povas uzi hidrogenan gason kiel reakcianto). En plena elektrokemia ĉelo, specio de unu duonĉelo perdas elektronojn (oksidado) al ilia elektrodo dum specio de la alia duonĉela akiras elektronojn (reduktado) de ilia elektrodo.

Sala ponto (ekz., filtrila papero trempita en KNO3) estas ofte utiligata por provizi jonan kontakton inter du duonĉeloj kun malsamaj elektrolizaĵoj, ankoraŭ ili povas malhelpi la solvataĵojn kaŭzante nedezirajn flankajn reakciojn. Alternativo por sala ponto estas permesi rektan kontakton (kaj miksanta) inter la du duonĉeloj, ekzemple en simpla elektrolizo de akvo.

Kiel elektrona fluo de unu duonĉelo al la alia tra ekstera cirkvito, la ŝargdiferenco estas difinita. Se jona kontakto estas ne provizita, ĉi tiu ŝarĝdiferenco rapide malhelpus pluan fluon de elektronoj. Sala ponto permesas la fluon de (negativaj) jonoj daŭrigante konstantŝtata ŝarĝa elfluo inter la oksidiga kaj reduktiga ujoj, kaj samtempe tenante la enhavojn apartajn. Aliaj aparatoj por atinganta apartigon de solvaĵoj estas poraj kruĉoj kaj ĝelaj solvaĵoj. Pora kruĉo estas uzita en la ĉelo de Bunsen (dekstre).

Ekvilibra reago[redakti | redakti fonton]

Ĉiu duonĉelo havas apartan potencialon. Diversaj elektoj de substancoj por ĉiu duonĉelo donas malsamajn potencialajn diferencojn. Ĉiu reakcio en ekvilibro inter malsamaj oksidigaj statoj de la jonoj: Kiam ekvilibro estas atingita, la ĉelo ne povas havi signitan potencialon. En duonĉelo havante oksidigan reakcion, ju pli la ekvilibro ĉeestos ĉe atomo/jono de alta positiva oksideca stato, des pli da potenciala diferenco ekestos. Same, en la reduktiga reakcio, ju pli la ekvilibro ekestos ĉe pli atomo/jonoj kun pli negativaj oksidecaj statoj, des pli la potencialo ekestos.

Ĉela potencialo[redakti | redakti fonton]

La ĉela potencialo povas esti antaŭvidita per la uzado de elektrodaj potencialoj (la duonĉelaj potencialoj estas difinitaj relative al la 0 volto de norma hidrogena elektroda (SHE). (Vidas tabelon de normaj elektrodaj potencialoj). La potenciala diferenco inter elektrodaj potencialoj donas prognozon por la mezurita potencialo. Kiam kalkulante la diferencon inter potencialoj, oni devas unue renversi la duonĉelan reakcion por havi la bilancita redoksa ekvacio.

  1. Renversi la reduktan reakcion kun la plej malalta potencialo por krei oksidigan reakcion aŭ entutan pozitivan ĉelpotencialon.
  2. Duonreakcioj devas esti multobligita de entejroj por akiri elektronan ekvilibran bilancon.

Notu ke la ĉela potencialo ne ŝanĝas kiam la reakcio estas multobligita de konstanto.

Ĉelaj potencialoj havas eblan gamon de proksimuma nulo ĝis 6 voltoj. Ĉeloj uzanta akvbazitaj elektrolizaĵoj estas kutime limigita al ĉelaj potencialoj malpli ol 2,5 voltoj, ĉar la tre la plej potencaj oksidigaj kaj reduktigaj agantojn, kiu povus produkti altan ĉelan potencialon emas reakcii kun akvo. Pli altaj ĉelaj potencialoj eblas, uzante ĉelojn kun alia solvaĵoj anstataŭ akvo. Ekzemple, litiaj ĉeloj kun 3-volta potencialo estas ofte haveblaj.

La ĉela potencialo dependas de koncentriĝo de la reakciantoj,kiel ankaŭ de iliaj propraĵoj. Kiam la ĉelo estas ŝarĝe eluzitaj, la koncentriĝo de la reackiaĵoj malkreskas kaj la ĉela potencialo ankaŭ malkreskas.

Vidu ankaŭ[redakti | redakti fonton]

Portala ikono Rilataj artikoloj troviĝas en
Portalo pri kemio