Гальванічні елементи, їх класифікація

Електрохімічним (гальванічним) елементом називають пристрій, в якому хімічна енергія окисно-відновного процесу перетворюється в електричну. При цьому процеси окиснення та відновлення просторово розділені. Комбінуючи різні за природою електроди, можна отримати різноманітні гальванічні елементи або електрохімічні кола. Гальванічні елементи класифікують за різними ознаками:

· за ознакою оборотності розрізняють оборотні та необоротні гальванічні елементи;

· за наявністю або відсутністю рідинної межі розрізняють кола з переносом і без переносу;

· за характером процесу (хімічний процес або процес вирівнювання концентрацій) розрізняють хімічні та концентраційні елементи.

Усі електрохімічні елементи записують за правилом "правого плюса ", тобто зліва знаходиться негативний електрод (проходить процес окислення), справа – позитивний (процес відновлення), і від значення потенціалу правого електроду (позитивного) віднімають значення потенціалу лівого елктроду (негативного) іноді полярність електрода додатково записують у дужках. Електроди позначають символами хімічних елементів, межу поділу між електродом і розчином – вертикальною рискою, межу поділу між двома розчинами – двома вертикальними рисками, або, якщо дифузійний потенціал не усунутий, штрихом. Наприклад, елемент Якобі – Даніеля записують так:

,

де j_к – контактний потенціал; j⁽⁺⁾, j^(–) – електродні потенціали; j_д – дифузійний потенціал.

Важливою кількісною характеристикою електрохімічного елемента є електрорушійна сила (ЕРС або Е), яка у першому наближенні дорівнює різниці величин електродних потенціалів:

E = φ⁽⁺⁾ – φ^(–).

Електрорушійна сила гальванічного елемента завжди позитивна, оскільки вона відповідає процесу, що відбувається самочинно і характеризує позитивну роботу.

Гальванічний елемент, обидва електроди якого однакові і занурені в розчини того самого електроліту, але з різною активністю йонів (а₁ і а₂), називають концентраційним елементом. ЕРС такого гальванічного елемента визначають за рівнянням:

.

ЕРС елемента зв'язана зі зміною вільної енергії Гіббса (ΔG) реакції, що протікає в елементі:

ΔG = – nFE.

Дата добавления: 2015-05-23