Гальванический элемент Даниэля-Якоби. Рассмотрим систему, в которой два электрода находятся в растворах собственных ионов, например, гальванический элемент Даниэля-Якоби

Рассмотрим систему, в которой два электрода находятся в растворах собственных ионов, например, гальванический элемент Даниэля-Якоби. Он состоит из двух полуэлементов: из цинковой пластины, погруженной в раствор ZnSO₄ и медной пластины, погруженной в раствор CuSO_4. Для предотвращения прямого взаимодействия окислителя и восстановителя электроды отделены друг от друга пористой перегородкой (рис. 10).

- ē ē +

Рис. 10. Схема гальванического элемента Даниэля-Якоби

При погружении цинковой пластины в раствор ZnSO₄ ионы цинка из кристаллической решетки пластины будут переходить в раствор, заряжая пластину отрицательно, за счет избытка электронов на пластине, т.е. происходит поверхностное растворение цинка. При погружении медной пластины в раствор CuSO₄ ионы меди ионы раствора будут осаждаться на пластине, заряжая ее положительно, т. е. происходит осаждение меди. Если соединить внутренние и внешние цепи, то избыток электронов с цинковой пластины будут переходить по проводнику на медную пластину, компенсируя ее положительный заряд, а избыток сульфат ионов (SO₄^2-) из раствора CuSO₄ через пористую перегородку в раствор ZnSO₄, компенсируя избыток ионов цинка.

Таким образом, при замыкании цепи возникают самопроизвольные процессы растворения цинка на цинковом электроде и выделение меди на медном электроде.

Zn⁰ - 2ē " Zn²⁺ (A(-))

Процессы окисления в электрохимии получили название анодных процессов, а электроды – анодами.

Cu²⁺ + 2ē " Cu⁰ (К(+))

Процессы восстановления в электрохимии получили название катодных процессов, а электроды – катодами.

Суммарная реакция имеет вид:

Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu

Вследствие этой химической реакции в гальваническом элементе возникает движение электронов внешней цепи и ионов внутри элемента, т. е. электрический ток, поэтому суммарная реакция называется токообразующей.

Гальванический элемент можно записать схематически: граница раздела между проводником первого рода и второго, обозначают одной вертикальной чертой, а границу раздела между проводниками второго рода – двумя чертами. Слева записывают анод, а справа катод:

(-)Zn/ZnSO₄//CuSO₄/Cu(+)

Проводник внешней цепи для упрощения обычно опускают. Процесс в элементе Даниэля-Якоби продолжается до тех пор, пока не растворится весь цинк, или не высадится на медном электроде вся медь.

Таким образом, при помощи гальванического элемента можно совершить электрическую работу за счет энергии химической реакции.

Дата добавления: 2013-12-12