- Mga bahagi ng cell galvanic
- Paggana
- Mga reaksyon ng oksihenasyon at pagbawas
- Ang tulay ng asin
- Ang mga potensyal ng oksihenasyon at pagbabawas
- Simbolo na representasyon ng isang galvanic cell
- Aplikasyon
- Ang cell galvanic sa pang-araw-araw na buhay
- Konstruksyon ng isang lutong bahay na galvanic cell
- materyales
- Proseso
- Mga Sanggunian
Ang galvanic cell o voltaic cell ay isang uri ng electrochemical cell na binubuo ng dalawang magkakaibang mga metal na nahuhulog sa dalawang kalahating mga cell, kung saan ang isang compound sa solusyon ay nag-aaktibo ng isang kusang reaksyon.
Pagkatapos, ang isa sa mga metal sa isa sa kalahating mga cell ay na-oxidized habang ang metal sa iba pang kalahating cell ay nabawasan, na gumagawa ng isang palitan ng mga electron sa pamamagitan ng isang panlabas na circuit. Ginagawa nitong posible na samantalahin ang kasalukuyang electric.
Larawan 1. Scheme at mga bahagi ng isang galvanic cell. Pinagmulan: corinto.pucp.edu.pe.
Ang pangalang "galvanic cell" ay pinarangalan sa isa sa mga payunir na nag-eksperimento sa koryente: ang manggagamot ng Italyano at physiologist na si Luigi Galvani (1737-1798).
Natuklasan ni Galvani noong 1780 na kung ang mga kable ng hindi magkatulad na mga metal ay sumali sa isang dulo at ang mga libreng pagtatapos ay nakipag-ugnay sa haunch ng isang (patay) palaka, kung gayon naganap ang isang pag-urong.
Gayunpaman, ang unang nagtatayo ng isang electrochemical cell upang makagawa ng kuryente ay din ang Alessandro Volta na Italyano (1745-1827) noong 1800 at samakatuwid ang kahaliling pangalan ng voltaic cell.
Mga bahagi ng cell galvanic
Ang mga bahagi ng isang galvanic cell ay ipinapakita sa figure 1 at ang mga sumusunod:
1.- Anodic semicell
2.- Anodic electrode
3.- solusyon sa anodiko
4.- Cathode semicell
5.- Ang electrode elektrod
6.- Solusyong Katoliko
7.- tulay ng Saline
8.- Metallic conductor
9.- Boltmeter
Paggana
Upang ipaliwanag ang pagpapatakbo ng isang galvanic cell gagamitin namin ang mas mababang isa:
Larawan 2. modelo ng didactic ng galvanic cell. Pinagmulan: slideserve.com
Ang pangunahing ideya ng isang galvanic cell ay ang metal na sumailalim sa reaksyon ng oksihenasyon ay pisikal na nahihiwalay mula sa metal na nabawasan, sa isang paraan na ang pagpapalitan ng mga electron ay nangyayari sa pamamagitan ng isang panlabas na conductor na nagbibigay-daan upang samantalahin ang daloy ng kasalukuyang electric, halimbawa upang i-on ang isang ilaw na bombilya o pinangunahan.
Sa figure 2, sa kaliwang kalahating cell mayroong isang metal na tanso (Cu) tape na nalubog sa isang solusyon ng tanso sulpate (CuS0 4 ), habang nasa kanang kalahating cell mayroong isang tape (Zn) tape na nalubog sa isang solusyon ng sink sulfate (ZnSO 4 ).
Dapat pansinin na sa bawat kalahating cell ang metal ng bawat isa ay naroroon sa dalawang estado ng oksihenasyon: ang mga neutral na atom atoms ng mga metal ions ng asin ng parehong metal sa solusyon.
Kung ang mga metal na teyp ay hindi sumali sa pamamagitan ng isang panlabas na conductive wire, kung gayon ang parehong mga metal ay magkahiwalay na na-oxidized sa kani-kanilang mga cell.
Gayunpaman, dahil sila ay nakakonekta sa electrical, nangyayari na ang oksihenasyon ay magaganap sa Zn habang magkakaroon ng isang pagbawas na reaksyon sa Cu. Ito ay dahil ang antas ng oksihenasyon ng sink ay mas malaki kaysa sa tanso.
Ang metal na na-oxidized ay nagbibigay ng mga electron sa metal na nabawasan sa pamamagitan ng panlabas na conductor at ang daloy ng kasalukuyang ay maaaring magamit.
Mga reaksyon ng oksihenasyon at pagbawas
Ang reaksyon na nangyayari sa kanang bahagi sa pagitan ng elektrod ng zinc metal at ang may tubig na zinc sulfate solution ay ang mga sumusunod:
Zn o (s) + Zn 2+ (KAYA 4 ) 2- → 2 Zn 2+ (ac) + (KAYA 4 ) 2- + 2 e -
Ang isang atom atom (solid) sa ibabaw ng anode electrode sa kanang kalahating cell, pinasigla ng mga positibong ion ng sink sa solusyon, ay nagbibigay ng dalawang elektron at natanggal mula sa elektrod, na dumadaan sa may tubig na solusyon bilang isang dobleng positibong ion ng sink.
Napagtanto namin na ang netong resulta ay ang isang neutral na zinc atom mula sa metal, sa pamamagitan ng pagkawala ng dalawang elektron, ay naging isang zinc ion na nagdaragdag sa aqueous solution, kaya't nawala ang zinc rod sa isang atom at ang ang solusyon ay nakakuha ng isang positibong dobleng ion.
Mas pinipili ang pinakawalan na mga elektron na lumipat sa pamamagitan ng panlabas na kawad patungo sa metal ng iba pang positibong sisingilin kalahating cell (katod +). Ang zinc bar ay nawawalan ng masa habang ang mga atomo nito ay unti-unting pumasa sa may tubig na solusyon.
Ang pagsasaayos ng zinc ay maaaring mai-summarize tulad ng mga sumusunod:
Zn o (s) → Zn 2+ (ac) + 2 e -
Ang reaksyon na nangyayari sa kaliwang bahagi ay magkatulad, ngunit ang tanso sa may tubig na solusyon ay nakakakuha ng dalawang elektron (mula sa iba pang kalahating cell) at idineposito sa elektrod ng tanso. Kapag ang isang atom ay nakakakuha ng mga electron sinasabing mababawasan.
Ang reaksyon ng pagbabawas ng tanso ay nakasulat na tulad nito:
Cu 2+ (ac) + 2 e - → Cu o (s)
Ang tanso bar ay nakakakuha ng masa, dahil ang mga ion ng solusyon ay ipinapasa sa bar.
Ang oksihenasyon ay nangyayari sa anode (negatibo), na nagtataboy ng mga electron, habang ang pagbawas ay nangyayari sa katod (positibo), na nakakaakit ng mga electron. Ang palitan ng elektron ay nangyayari sa pamamagitan ng panlabas na conductor.
Ang tulay ng asin
Ang balanse ng asin ay binabalanse ang mga singil na natipon sa dalawang kalahating mga cell. Ang mga positibong ion ay nag-iipon sa anodic half cell, habang sa cell cathodic ng labis na negatibong mga ion na sulfate.
Para sa tulay ng asin, isang solusyon ng isang asin (tulad ng sodium chloride o potassium chloride) na hindi makagambala sa reaksyon ay ginagamit, na kung saan ay nasa isang inverted na U-shaped tube na may mga dulo nito na naka-plug na may isang pader ng butas na butil.
Ang nag-iisang layunin ng tulay ng asin ay para sa mga ions na mag-filter sa bawat cell, pagbabalanse o pag-neutralize sa labis na singil. Sa ganitong paraan, ang isang kasalukuyang daloy ay ginawa sa pamamagitan ng tulay ng asin, sa pamamagitan ng mga salt salt, na isinasara ang electrical circuit.
Ang mga potensyal ng oksihenasyon at pagbabawas
Ang mga karaniwang mga potensyal na oksihenasyon at pagbawas ay nauunawaan na ang mga nangyayari sa anode at katod sa temperatura ng 25ºC at may mga solusyon ng konsentrasyon ng 1M (isang molar).
Para sa zinc ang pamantayang potensyal na oksihenasyon na ito ay E ox = +0.76 V. Habang, ang karaniwang pagbabawas ng potensyal para sa tanso ay E red = +0.34 V. Ang electromotive force (emf) na ginawa ng galvanic cell na ito ay : emf = +0.76 V + 0.34 V = 1.1 V.
Ang pandaigdigang reaksyon ng galvanic cell ay maaaring maisulat tulad nito:
Zn o (s) + Cu 2+ (aq) → Zn 2+ (aq) + Cu o (s)
Isinasaalang-alang ang sulpate, ang reaksyon ng net ay:
Zn o (s) + Cu 2+ (KAYA 4 ) 2- 25ºC → Zn 2+ (KAYA 4 ) 2- + Cu o (s)
Ang sulfate ay isang bystander, habang ang mga metal ay nagpapalitan ng mga electron.
Simbolo na representasyon ng isang galvanic cell
Ang galvanic cell sa figure 2 ay simbolikong kinakatawan tulad ng mga sumusunod:
Zn o (s) -Zn 2+ (aq) (1M) - Cu 2+ (aq) (1M) -Cu o (s)
Sa pamamagitan ng kombensyon, ang metal na nag-oxidize at bumubuo ng anode (-) ay palaging inilalagay sa kaliwa, at ang ion nito sa aqueous state ay pinaghiwalay ng isang bar (-). Ang anodic half cell ay nahihiwalay mula sa cathodic isa sa pamamagitan ng dalawang bar (-) na kumakatawan sa tulay ng asin. Sa kanan ay inilalagay ang metal na kalahating cell na nabawasan at bumubuo ng katod (+).
Sa makasagisag na representasyon ng isang galvanic cell, ang matinding kaliwa ay palaging ang metal na na-oxidized at ang metal na nabawasan ay inilalagay sa matinding kanan (sa solidong estado). Dapat pansinin na sa Figure 2 ang kalahating mga cell ay nasa reverse posisyon na may paggalang sa maginoo na simbolikong representasyon.
Aplikasyon
Alam ang karaniwang mga potensyal ng oksihenasyon ng iba't ibang mga metal, posible upang matukoy ang puwersa ng elektromotiko na gagawa ng isang galvanic cell na may mga metal na ito.
Sa seksyong ito, ilalapat namin kung ano ang nakasaad sa nakaraang mga seksyon upang makalkula ang net electromotive force ng isang cell na binuo kasama ang iba pang mga metal.
Bilang isang halimbawa ng aplikasyon isinasaalang-alang namin ang isang galvanic cell ng iron (Fe) at tanso (Cu). Tulad ng data ang mga sumusunod na reaksyon ng pagbawas at ang kanilang pamantayan sa pamantayan ng pagbabawas, ibig sabihin sa 25º C at 1M na konsentrasyon:
Fe 2+ (ac) + 2 e - → Fe (s). E1 network = -0.44 V
Cu 2+ (ac) + 2 e - → Cu (s). E2 pula = +0.34 V
Hiniling na hanapin ang net electromotive force na ginawa ng mga sumusunod na galvanic cell:
Fe (s) -Fe 2+ (aq) (1M) - Cu 2+ (aq) -Cu (s)
Sa cell na ito ang iron ay nag-oxidizing at ang anode ng galvanic cell, habang ang tanso ay binabawasan at ang katod. Ang potensyal ng oksihenasyon ng bakal ay katumbas ngunit kabaligtaran sa pagbabawas ng potensyal nito, iyon ay, E1 oxd = +0.44.
Upang makuha ang puwersa ng elektromotiko na ginawa ng galvanic cell na ito, idinagdag namin ang potensyal na oksihenasyon ng bakal na may potensyal na pagbawas ng tanso:
emf = E1 oxd + E2 pula = -E1 pula + E2 pula = 0.44 V + 0.34 V = 0.78 V
Ang cell galvanic sa pang-araw-araw na buhay
Ang mga cell ng Galvanic para sa pang-araw-araw na paggamit ay ibang-iba sa hugis mula sa kung ano ang ginagamit bilang isang modelo ng didactic, ngunit ang kanilang prinsipyo ng operasyon ay pareho.
Ang pinaka-karaniwang ginagamit na cell ay ang 1.5V na alkalina na baterya sa iba't ibang mga presentasyon. Ang unang pangalan ay darating dahil ito ay isang hanay ng mga cell na konektado sa serye upang madagdagan ang emf.
Ang mga baterya na maaaring rechargeable ng Lithium ay batay din sa parehong prinsipyo ng pagtatrabaho tulad ng mga galvanic cells at ang mga ginagamit sa mga smartphone, relo at iba pang mga aparato.
Sa parehong paraan, ang mga lead baterya para sa mga sasakyan, motorsiklo at bangka ay 12V at batay sa parehong operating prinsipyo ng galvanic cell.
Ang mga selula ng Galvanic ay ginagamit sa aesthetics at sa pagbabagong-buhay ng kalamnan. Mayroong mga paggamot sa facial na binubuo ng paglalapat ng kasalukuyang sa pamamagitan ng dalawang electrodes sa hugis ng isang roller o globo na malinis at tono ng balat.
Ang kasalukuyang mga pulso ay inilalapat din upang mabuhay ang kalamnan sa mga tao na nasa isang estado ng pagpatirapa.
Konstruksyon ng isang lutong bahay na galvanic cell
Maraming mga paraan upang bumuo ng isang gawang bahay na galvanic cell. Ang isa sa pinakasimpleng ay ang paggamit ng suka bilang isang solusyon, mga bakal na bakal, at mga wire na tanso.
materyales
-Magbabalewalang mga tasa ng plastik
-White suka
-Dalawang bakal na mga turnilyo
-Dalawang piraso ng hubad na tanso na tanso (walang pagkakabukod o barnisan)
-A voltmeter
Proseso
-Fill ¾ bahagi ng baso na may suka.
-SiJinin ang dalawang mga bakal na tornilyo na may maraming mga liko ng kawad, na nag-iiwan ng isang piraso ng kawad na hindi nakalimutan.
Ang uncoiled dulo ng tanso wire ay baluktot sa isang baligtad na hugis U upang ito ay nakasalalay sa rim ng baso at ang mga turnilyo ay nalubog sa suka.
Larawan 3. Homemade galvanic cell at multimeter. Pinagmulan: youtube.com
Ang isa pang piraso ng wire na tanso ay baluktot din sa isang baligtad na U at ay nakabitin sa gilid ng baso sa isang posisyon na diametrically kabaligtaran sa mga lubog na tornilyo, upang ang isang bahagi ng tanso ay nananatili sa loob ng suka at ang iba pang bahagi ng tanso na wire sa labas ng baso.
Ang mga libreng dulo ng mga lead ng voltmeter ay konektado upang masukat ang lakas ng electromotive na ginawa ng simpleng cell na ito. Ang emf ng ganitong uri ng mga cell ay 0.5V. Upang maisaayos ang emf ng isang alkalina na baterya, kinakailangan upang bumuo ng dalawang higit pang mga cell at sumali sa tatlo sa serye, upang ang isang 1.5V na baterya ay nakuha
Mga Sanggunian
- Ang mga Borneo, R. Galvanic at electrolytic cells. Nabawi mula sa: classdequimica.blogspot.com
- Cedrón, J. Pangkalahatang kimika. PUCP. Nabawi mula sa: corinto.pucp.edu.pe
- Farrera, L. Panimula sa electrochemistry. Kagawaran ng Physicochemistry UNAM. Nabawi mula sa: depa.fquim.unam.mx.
- Wikipedia. Electrochemical cell. Nabawi mula sa: es.wikipedia.com.
- Wikipedia. Galvanic cell. Nabawi mula sa: es.wikipedia.com.