Daniell-akku
Daniell Battery keksi brittiläinen kemisti John Daniellin 1836, kun kehitystä lennätin luotu kiireesti luotettavia ja jatkuvaa virtalähteitä.
Daniell sähköinen akku koostuu anodin (sinkki nauha upotetaan liuokseen, joka sisältää sinkki sulfaatti ) ja katodi (kupariliuska upotetaan liuokseen, joka sisältää kuparisulfaattia ). Nämä kaksi liuosta on yhdistetty suolasillalla ( kaliumkloridin tai kaliumnitraatin liuos ), joka auttaa tasaamaan varauksia.
KVSl{\ displaystyle KCl} KEIO3{\ displaystyle KNO_ {3}}
Tutkimus kahdesta puolipylväästä
Sinkki puolipino
Pari on mukana hapetuksen pelkistyksen puolikaavassa:
Zei2+/Zei{\ displaystyle Zn ^ {2 +} / Zn}
Zei⇌Zei2++2e-{\ displaystyle Zn \ rightleftharpoons Zn ^ {2 +} + 2e ^ {-}}Liittyvä Nernst yhtälö on:
EZei=E∘(Zei2+/Zei)+R.T2.Flnklo(Zei2+)≈E∘(Zei2+/Zei)+0,0592Hirsi([Zei2+]VS∘){\ displaystyle E_ {Zn} = E ^ {\ circ} (Zn ^ {2 +} / Zn) + {\ frac {RT} {2.F}} \ ln {a (Zn ^ {2+})} \ noin E ^ {\ circ} (Zn ^ {2 +} / Zn) + {\ frac {0,059} {2}} \ log {\ vasen ({\ frac {\ vasen [Zn ^ {2 +} \ oikea ]} {C ^ {\ circ}}} \ oikea)}}
jossa standardipotentiaali on yhtä suuri kuin:
E∘(Zei2+/Zei)=-0,76V{\ displaystyle E ^ {\ circ} (Zn ^ {2 +} / Zn) = - 0,76 V}.
Sinkkielektrodin potentiaali on siis:
EZei≈-0,76V{\ displaystyle E_ {Zn} \ noin -0,76V}.
Puolet kuparipinoa
Pari on mukana hapetuksen pelkistyksen puolikaavassa:
VSu2+/VSu{\ displaystyle Cu ^ {2 +} / Cu}
VSu2++2e-⇌VSu{\ displaystyle Cu ^ {2 +} + 2e ^ {-} \ rightleftharpoons Cu}Liittyvä Nernst yhtälö on:
EVSu=E∘(VSu2+/VSu)+R.T2.Flnklo(VSu2+)≈E∘(VSu2+/VSu)+0,0592Hirsi([VSu2+]VS∘){\ displaystyle E_ {Cu} = E ^ {\ circ} (Cu ^ {2 +} / Cu) + {\ frac {RT} {2.F}} \ ln {a (Cu ^ {2+})} \ approx E ^ {\ circ} (Cu ^ {2 +} / Cu) + {\ frac {0,059} {2}} \ log {\ vasen ({\ frac {\ left [Cu ^ {2 +} \ right ]} {C ^ {\ circ}}} \ oikea)}}jossa standardipotentiaali on yhtä suuri kuin:
E∘(VSu2+/VSu)=+0,34V{\ displaystyle E ^ {\ circ} (Cu ^ {2 +} / Cu) = + 0,34 V}.
Kuparielektrodin potentiaali on siis:
EVSu≈+0,34V{\ displaystyle E_ {Cu} \ noin + 0,34 V}.
Kemiallisen evoluution ennustus
" Gammasääntö " asettaa reaktion tasapainoyhtälön :
Zei+VSu2+→Zei2++VSu{\ displaystyle Zn + Cu ^ {2 +} \ oikealle nuoli Zn ^ {2 +} + Cu}Tämän reaktion vakio K on luokkaa , ts. Niin kauan kuin tämän reaktion osamäärä on pienempi kuin K, reaktio etenee suoraan suuntaan, toisin sanoen reagenssin kulutuksen suuntaan.
1037{\ displaystyle 10 ^ {37}}
Joten on olemassa:
Sähkökemiallinen toiminta
Anodilla
Hapetus reaktio on sinkin atomi on anodi johtaa sellaisten kahden elektronien piiri:
Zei→Zei2++2e-{\ displaystyle Zn \ oikeanpuoleinen nuoli Zn ^ {2 +} + 2e ^ {-}}Sinkkielektrodin potentiaali on pienin, se on pariston napa :
E-=EZei≈-0,76V{\ displaystyle E _ {-} = E_ {Zn} \ noin -0,76V}.
Sähköjohdoissa
Vapautuneet elektronit menevät sitten pariston toiseen elektrodiin (+ napa) luoden virtaa piiriin. Tämä virta on tavallisesti positiivinen + napasta napaan, kun taas elektronit liikkuvat napasta + napaan (koska elektronit ovat negatiivisesti varautuneita).
Jännite yli pariston (eli välinen potentiaaliero sen elektrodien) on .
u=E+-E-≈1,10V{\ displaystyle u = E _ {+} - E _ {-} \ noin 1,10 V}
Katodilla
Katodiin saapuneet elektronit osallistuvat liuoksessa läsnä olevien kupari II- ionien pelkistykseen :
VSu2++2e-→VSu{\ displaystyle Cu ^ {2 +} + 2e ^ {-} \ rightarrow Cu}Tämä johtaa kuparinauhan kasvuun.
Kuparielektrodin potentiaali on suurin, se on akun + napa :
E+=EVSu≈+0,34V{\ displaystyle E _ {+} = E_ {Cu} \ noin + 0,34 V}.
Elektrolyyttisillassa
Kun elektrolyyttinen sillan (tai suolasillan),
- kaksi kloridi ( ) - tai nitraatti ( ) - anionia , jos kyseessä on suolasilta, joka - ajautuu kohti sinkkisulfaattiliuosta ;VSl-{\ displaystyle Cl ^ {-}}EIO3-{\ displaystyle NO_ {3} ^ {-}}KEIO3{\ displaystyle KNO_ {3}}
- kun taas kahden kationin kalium ( ) syötön suola silta tasapainottaa liuos on kupari .K+{\ displaystyle K ^ {+}}
Elektrolyyttinen silta toimii siten sulkea virtapiirin, ja tarjoaa kaksi puoli- solujen kanssa eri mahdollisuuksia .
Huomautuksia ja viitteitä
-
Sarrazin ja Verdaguer 1991 , s. 309.
-
Sarrazin ja Verdaguer 1991 , s. 307.
Liitteet
Bibliografia
-
Jean Sarrazin ja Michel Verdaguer, Redox: käsitteet ja kokemukset , Pariisi, Ellipses Marketing,1991, 320 Sivumäärä ( ISBN 2-7298-9122-6 , OCLC 809987401 , ilmoitusta BNF n o FRBNF35463801 ).
Aiheeseen liittyvät artikkelit
Ulkoiset linkit