Μπαταρία είναι μια συσκευή στην οποία ένα ηλεκτρικό ρεύμα παράγεται από χημική ενέργεια που προέρχεται από ένα αντίδραση οξειδοαναγωγής, δηλαδή, ένα είδος του αντιδραστηρίου χάνει ηλεκτρόνια (οξείδωση), ενώ ένα άλλο είδος κερδίζει ηλεκτρόνια (αναγωγή).
Δείτε παραστάσεις των αντιδράσεων οξείδωσης και αναγωγής που εμφανίζονται σε οποιαδήποτε στοίβα:
Οξείδωση: X → και + X+
Το είδος X χάνει ένα ηλεκτρόνιο και μετατρέπεται σε κατιόν.
Μείωση: Γ- + και → Y
το ανιόν Y- αποκτά ηλεκτρόνιο και μετατρέπεται σε ουδέτερο είδος Υ.
Βασικά στοιχεία μιας στοίβας
Τα βασικά στοιχεία μιας στοίβας είναι:
Άνοδος: αρνητικό ηλεκτρόδιο στο οποίο λαμβάνει χώρα η αντίδραση οξείδωσης, δηλαδή απώλεια ηλεκτρονίων.
Κάθοδος: θετικό ηλεκτρόδιο στο οποίο λαμβάνει χώρα η αντίδραση μείωσης, δηλαδή κέρδος ηλεκτρονίων.
Ηλεκτρολυτικό διάλυμα (γέφυρα αλατιού) ή αγώγιμο υλικό (όπως ράβδος γραφίτη): είναι το μέσο με το οποίο τα ηλεκτρόνια που παραδίδονται από την άνοδο φτάνουν στην κάθοδο.
Βασικά στοιχεία για το πώς λειτουργεί μια μπαταρία
Η λειτουργία μιας στοίβας προκύπτει από τα ακόλουθα συμβάντα:
1η Αρχή: Οξείδωση ανόδου
Το μέταλλο στην άνοδο, καθώς έχει μεγαλύτερη τάση απώλειας ηλεκτρονίων, γίνεται κατιόν, όπως παρατηρήσαμε στην παρακάτω εξίσωση:
Zn → Zn2+ +2 και
2η Αρχή: μείωση καθόδου
Τα κατιόντα που είναι μέρος του υλικού που υπάρχει στην κάθοδο (θα χρησιμοποιήσουμε το χαλκό ως παράδειγμα), κατά τη λήψη τα ηλεκτρόνια από την άνοδο μετατρέπονται σε μεταλλικό χαλκό, όπως μπορούμε να δούμε στην εξίσωση βελάζω:
Γάιδαρος2+ + 2e → Cu
πρώτοι σωροί
α) Μπαταρία της Alessandro Volta
Το πίσω μέρος του Alessandro (το πρώτο σωρό στην ιστορία), που συναρμολογήθηκε το 1800, σχηματίστηκε από παρεμβαλλόμενους μεταλλικούς δίσκους, όπως στην παρακάτω εικόνα:
Συναρμολόγηση παρόμοια με το Alessandro's Back to your pile
Οι δίσκοι παρεμβλήθηκαν επειδή είχαν διαφορετική σύνθεση. Το ένα ήταν κατασκευασμένο από μέταλλο ψευδαργύρου και το άλλο από χαλκό, χωρίζοντάς τα πάντα με βαμβάκι εμποτισμένο με άλμη (διάλυμα που σχηματίστηκε από νερό και αλάτι).
ΣΙ) Ο σωρός του Ντάνιελ
Ο σωρός του Daniell, που συναρμολογήθηκε το 1836, αποτελείται από δύο μισά κελιά που συνδέονται με ένα αγώγιμο σύρμα και μια γέφυρα αλατιού.
Μισό κελί 1: ήταν η άνοδος, δηλαδή ο αρνητικός πόλος της μπαταρίας.
Αποτελείται από μια πλάκα ψευδαργύρου και ένα μέρος αυτής της πλάκας βυθίστηκε σε ένα διάλυμα που σχηματίζεται από νερό και θειικό ψευδάργυρο (ZnSO4).
Μισό κελί 2: ήταν η κάθοδος, δηλαδή ο θετικός πόλος της μπαταρίας.
Αποτελείται από μια πλάκα χαλκού και ένα μέρος αυτής της πλάκας βυθίστηκε σε ένα διάλυμα που σχηματίζεται από νερό και θειικό χαλκό (CuSO4).
γέφυρα αλατιού
Σωλήνας σχήματος U που περιείχε ένα διάλυμα που σχηματίστηκε από νερό και χλωριούχο κάλιο (KCl), το οποίο συνδέει τα δύο μισά κύτταρα (ψευδάργυρος και χαλκός) και είχε γυάλινο μαλλί και στα δύο άκρα.
μπαταρίες αυτήν τη στιγμή
Επί του παρόντος υπάρχουν πολλά μοντέλα στοίβων, αλλά, γενικά, μοιάζουν με αυτό:
Σχηματική αναπαράσταση του μοντέλου μιας τρέχουσας στοίβας
Τα πιο χρησιμοποιημένα μοντέλα είναι η λεγόμενη μπαταρία Leclanché και η αλκαλική μπαταρία, οι οποίες έχουν τις ακόλουθες διαφορές:
Ο) Σωρός Leclanche
Έχει μια άνοδο που σχηματίζεται από μεταλλικό ψευδάργυρο.
Έχει μια κάθοδο που σχηματίζεται από μια πάστα με χλωριούχο αμμώνιο, νερό, άμυλο και διοξείδιο του μαγγανίου.
Έχει ράβδο γραφίτη που χρησιμεύει ως αγωγός για τα ηλεκτρόνια που αναχωρούν από την κάθοδο προς την άνοδο.
ΣΙ) Αλκαλική μπαταρία
Έχει μια άνοδο που σχηματίζεται από μεταλλικό ψευδάργυρο ή κάδμιο.
Έχει μια κάθοδο που σχηματίζεται από οξείδιο του υδραργύρου, οξείδιο του νικελίου και ιώδιο.
Πρέπει να έχει μεικτή βάση στο υλικό που αποτελεί την κάθοδο.
Από μένα. Diogo Lopes Dias
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-pilha.htm
