Galvaaniset solut ja elektrolyyttiset solut
Elektrokemiallisia soluja on kahta tyyppiä: galvaanisia soluja - spontaaneja redoks-prosesseja, jotka mahdollistavat elektronien jatkuvan virtauksen johdon kautta, jolloin kemiallinen energia muuttuu sähköiseksi; ja elektrolyyttiset, joissa redox-reaktioihin vaikuttaa ulkoinen virtalähde, jossa sähkö muuttuu kemialliseksi energiaksi.
Mikä on galvaaninen solu?
Galvaaniset solut ovat järjestelmiä, joissa kemiallinen energia muuttuu sähköiseksi ja sen seurauksena syntyy virta. Galvaanisissa soluissa syntyy suora virta redox-hapetus-pelkistysprosessin tuloksena. Galvaaninen elementti koostuu kahdesta puolisoluista. Puolenkeli koostuu elektrolyytistä ja siihen upotetusta elektrodista. Näiden puolisolujen välillä on oltava yhteys, joka liittää elektrolyytin suolasillan tai puolijohtavan kalvon ja liittää elektrodin johtimeen. Redox-prosessin erottaminen selitetään elektrodien käyttäytymisestä suhteessa elektrolyyttiin. Yksinkertaisin vaihtoehto on, että puoli-kenno muodostuu metallielektrodista, joka on upotettu elektrolyyttiä sisältäviin ioneihin vastaavan elektrodin kanssa. Metallien käyttäytyminen elektrolyytissä riippuu metallin reaktiivisuudesta eli sen hajoamisesta.
Mikä on elektrolyyttinen solu?
Sähkökemiallisen kennon kautta tapahtuva sähkövirta voidaan aloittaa kahdella tavalla. Ensimmäinen on liittää elektrodit johtimen kanssa suljettuun sähköpiiriin. Sulkemalla sähköpiiri on mahdollista spontaanisti indusoida elektrodireaktiot metallin / elektrolyytin molemmissa vaiheissa. Lisäksi virran energia vapautuu spontaanin kemiallisen reaktion energian kustannuksella. Sellaista solua kutsutaan galvaaniseksi soluksi. Tämä selitettiin edellä. Toinen tapa on sulkea sähköpiiri solmun ulkoisella virtalähteellä, toisin kuin solun jännite, jolloin ulkoinen jännite on suurempi kuin solun sähkövoimavoima. Se ajaa virtaa vastakkaiseen suuntaan spontaanin virtauksen suunnasta solun läpi. Tästä johtuen elektrodien reaktiot solussa täytyy olla spontaanin virtauksen suunnan vastaisia. Sähkökemiallisen kennon pakotettuja prosesseja ulkoisen sähkövirran lähteen alle kutsutaan elektrolyysiksi ja sähkökemiallista solua tällaisessa toimintatilassa kutsutaan elektrolyysikennoksi.
Galvaanisen ja elektrolyysikennon välinen ero
Galvaanisissa soluissa on spontaaneja redox-prosesseja, jotka sallivat elektronien jatkuvan virtauksen johdon kautta, jolloin kemiallinen energia muunnetaan sähköiseksi. Elektrolyysikennossa redox-reaktiot tapahtuvat ulkoisen lähteen vaikutuksen alaisena, jolloin sähkö muuttuu kemialliseksi energiaksi. Redox-reaktiot eivät ole spontaaneja.
Galvaaniset solut tuottavat sähköä kemiallisten reaktioiden avulla. Elektrolyyttisissä soluissa käytetään sähkövirtaa kemiallisen reaktion kehittämiseen käyttäen ulkoista lähdettä matkan varrella.
Galvaaniset solut koostuvat kahdesta erilaisesta elektrodista, jotka on upotettu niiden ionien liuoksiin, jotka on erotettu puoliläpäisevällä kalvolla tai suolasillalla. Elektrolyysikennot koostuvat elektrolyyttisestä säiliöstä, jossa kaksi elektrodia on kytketty DC-lähteeseen. Elektrolyytti voi olla sulan tai jonkin suolan, hapon tai emäksen vesiliuos.
Galvaanisissa soluissa anodi on negatiivinen ja katodi on positiivinen elektrodi. Elektrolyyttisissä soluissa tapahtuu päinvastoin.
Galvaanisen solun tapauksessa hapetusreaktio tapahtuu anodilla (negatiivinen elektrodi), jossa on negatiivisen varauksen ylijäämä. Katodissa tapahtuu pelkistysreaktio, joka aiheuttaa varauksen positiivisen kertymisen. Elektrolyysikennossa käytetään ulkopuolista lähdettä reaktion käynnistämiseksi.Negatiivisessa elektrodissa elektroneja työnnetään ulos siitä - niin vähennysvaihe tapahtuu negatiivisella elektrodilla. Positiivisella elektrodilla tapahtuu hapetusvaihe - ja tämä on anodi.
Galvaanisia soluja käytetään sähkövirran lähteenä, ja niitä kutsutaan paremmin paristoiksi tai akkuiksi. Elektrolyyttisillä soluilla on erilaiset käytännön käyttötarkoitukset, jotkut niistä tekevät vetyä ja happi kaasua kaupallisiin ja teollisiin sovelluksiin, galvanoidaan, puretaan puhdasta metallia seoksista ja niin edelleen.
Galvaaninen vs. elektrolyyttinen solu: Vertailu taulukkomuodossa
Yhteenveto galvaanisesta elektrolyyttisestä solusta
- Sähkökemiallinen kenno koostuu kahdesta puolisoluista tai elektrodeista, joiden kosketus tapahtuu elektrolyytin (ionijohtimen) kautta. Puolisolut, jos ne on erotettu, voidaan liittää suolasillalla (konsentroitu elektrolyytiliuos agar-agar-geelissä). Galvaaninen solu tuottaa sähkövirtaa spontaaniin spontaaniin kemialliseen muutokseen perustuen. Elektrolyysikenno on täysin päinvastainen: nykyinen johtaa kemialliseen muutokseen. Jotta solu olisi galvaanista, siihen on spontaani kemiallinen muutos.
