Μπαταρία Είναι ένα σύστημα στο οποίο η χημική ενέργεια μετατρέπεται αυθόρμητα σε ηλεκτρική ενέργεια.
Το 1836, ο Άγγλος χημικός και μετεωρολόγος John Frederic Daniell (1790-1845) έχτισε ένα σωρό διαφορετικό από αυτό που ήταν γνωστό εκείνη την εποχή: το σωρό του Alessandro Volta. Σε αυτό το σωρό αυτός διασυνδεδεμένα δύο ηλεκτρόδια, τα οποία αποτελούσαν συστήματα αποτελούμενα από μέταλλο βυθισμένο σε υδατικό διάλυμα άλατος που σχηματίστηκε από τα κατιόντα αυτού του μετάλλου.
Ένα από τα ηλεκτρόδια, το ηλεκτρόδιο χαλκού, αποτελούσε μια πλάκα χαλκού βυθισμένη σε διάλυμα θειικού χαλκού (CuSO4). Το άλλο ηλεκτρόδιο ήταν ένα ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου, αποτελούμενο από μια πλάκα ψευδαργύρου βυθισμένη σε διάλυμα θειικού ψευδαργύρου (ZnS04).
Αυτά τα δύο ηλεκτρόδια διασυνδέθηκαν από ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που περιείχε μια λάμπα, επειδή εάν ήταν αναμμένη, θα έδειχνε την εμφάνιση ενός ηλεκτρικού ρεύματος.
Επίσης, υπήρχε μια γέφυρα αλατιού μεταξύ τους. Αυτή η γέφυρα αποτελείται από γυάλινο σωλήνα σχήματος U που περιέχει ένα συμπυκνωμένο υδατικό διάλυμα ενός πολύ διαλυτού άλατος, όπως χλωριούχο κάλιο (KCl (υδατ)), για παράδειγμα. Τα άκρα του σωλήνα επικαλύπτονται με βαμβάκι ή άγαρ.
Παρακάτω έχουμε τη δομή αυτού του στοιχείου ή του ηλεκτροχημικού στοιχείου, το οποίο έγινε γνωστό ως το κύτταρο Daniell. Να θυμόμαστε ότι κάθε ηλεκτρόδιο ονομάζεται μισό κελί.
Με το κύκλωμα κλειστό, η λάμπα ανάβει και μετά από λίγο, η πλάκα ψευδαργύρου είναι διαβρωμένη και έχει μειωθεί η μάζα της, ενώ η πλάκα χαλκού είναι το αντίθετο, η μάζα της αυξάνεται (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα). Σημειώνεται επίσης ότι υπάρχει αύξηση της συγκέντρωσης σε mol / L των ιόντων Zn2+ και μείωση των ιόντων2+.
Σχηματική στοίβα του Daniell.
Γιατί συμβαίνει αυτό?
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
Για να καταλάβουμε, ας δούμε τις αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα σε κάθε ηλεκτρόδιο ξεχωριστά.
Στο ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου, εμφανίζεται η ακόλουθη αντίδραση ισορροπίας:
Zn (s) ↔ Zn2+(εδώ) +2 και-
Αυτό σημαίνει ότι ο μεταλλικός ψευδάργυρος (από την πλάκα) υφίσταται οξείδωση, δηλαδή δίνει δύο ηλεκτρόνια στο κατιόν ψευδάργυρου (από το διάλυμα) και γίνεται Zn2 +. Το αντίθετο συμβαίνει επίσης, το κατιόν ψευδάργυρου που υπάρχει στο διάλυμα λαμβάνει τα δύο ηλεκτρόνια που δίδονται από τον ψευδάργυρο και γίνεται μεταλλικός ψευδάργυρος. Επομένως, υπάρχει μια αδιάκοπη διαδικασία οξείδωσης και μείωσης.
Το ίδιο ισχύει και για το ηλεκτρόδιο χαλκού, το οποίο θα έχει την παγκόσμια αντίδραση σε δυναμική ισορροπία: Cu (s) ↔ Cu2+(εδώ) +2 και-
Ο Daniell συνειδητοποίησε ότι αν συνδέσει αυτά τα δύο ηλεκτρόδια, τόσο πιο αντιδραστικό θα δωρίσει τα ηλεκτρόνια του στο λιγότερο αντιδραστικό κατιόν αντί να το κάνει με τα κατιόντα στη δική του λύση. Σε αυτήν την περίπτωση, ο ψευδάργυρος είναι ο πιο αντιδραστικός και υφίσταται οξείδωση, δίνοντας ηλεκτρόνια στον χαλκό, εξ ου και η μείωση της μάζας του. Το ηλεκτρόδιο που υφίσταται οξείδωση είναι ο αρνητικός πόλος, που ονομάζεται άνοδος. Το ηλεκτρόδιο χαλκού είναι αυτό που υφίσταται αναγωγή, το κατιόν χαλκού δέχεται τα δύο ηλεκτρόνια από ψευδάργυρο και ονομάζεται κάθοδος (θετικός πόλος).
Περίληψη ηλεκτρονίων και παγκόσμια εξίσωση στοίβας του Daniell.
Πάνω έχουμε την παγκόσμια εξίσωση για αυτή τη στοίβα, η οποία επιτυγχάνεται προσθέτοντας τις δύο μισές αντιδράσεις. Η αναπαράσταση ή η χημική σημειογραφία γίνεται σύμφωνα με τον ακόλουθο κανόνα:
Έτσι, για τη στοίβα του Daniell έχουμε:
Zn / Zn2+// Κωδ2+ / κώλο
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
Σχολική ομάδα της Βραζιλίας
Φυσικοχημική - Χημεία - Σχολείο της Βραζιλίας
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Danill's Pile". Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilha-daniell.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.
