Στοίβα: τι είναι, πώς λειτουργεί και τύπου

Ο μπαταρία είναι ένα σύστημα όπου λαμβάνει χώρα η αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής. Σε αυτή τη συσκευή, η χημική ενέργεια που παράγεται στην αυθόρμητη αντίδραση μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια.

Οι αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής συμβαίνουν ταυτόχρονα σε ένα κύτταρο. Όταν ένα είδος υφίσταται οξείδωση, δωρίζει ηλεκτρόνια στο άλλο είδος, το οποίο, μόλις τα λάβει, υφίσταται αναγωγή.

Επομένως, αυτός που υφίσταται οξείδωση είναι ο αναγωγικός παράγοντας και αυτός που υφίσταται αναγωγή είναι ο οξειδωτικός παράγοντας.

Ο οξείδωση συμβαίνει όταν ένα είδος χάνει ηλεκτρόνια και γίνεται κατιόν: Α → Α⁺ + και^-.

Ο μείωση συμβαίνει όταν ένα είδος αποκτά ηλεκτρόνια και γίνεται ηλεκτρικά ουδέτερο: Β⁺ + και^- → Β.

Στις χημικές εξισώσεις, αυτό μεταφορά ηλεκτρονίων αποδεικνύεται από την αλλαγή του αριθμού οξείδωσης (nox).

Οι αναγωγικές αντιδράσεις συμβαίνουν μέσα στα κύτταρα και το ηλεκτρικό ρεύμα προκύπτει με τη μετανάστευση των ηλεκτρονίων από τον αρνητικό στον θετικό πόλο.

Πώς λειτουργεί μια στοίβα;

Ενας αντίδραση οξειδοαναγωγής μπορεί γενικά να αναπαρασταθεί από την εξίσωση:

instagram story viewer

Α + Β⁺ → Α⁺ + Β

Οπου,

Α: ουσία που οξειδώνεται, χάνει ηλεκτρόνια, αυξάνει την αξία της και είναι ο αναγωγικός παράγοντας.
Β: ουσία που υφίσταται αναγωγή, αποκτά ηλεκτρόνια, μειώνει την οξείδωση και είναι ο οξειδωτικός παράγοντας.

Δείτε στην παρακάτω εικόνα πώς μπορεί να αναπαρασταθεί αυτή η διαδικασία.

Το σύστημα χωρισμένο σε δύο ημικύτταρα και σχηματισμένο από δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια συνδεδεμένα εξωτερικά με ένα αγώγιμο σύρμα αναπτύχθηκε από τον John Frederic Daniell (1790-1845) το 1836.

Η μπαταρία αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια, που συνδέονται με ένα αγώγιμο σύρμα, και έναν ηλεκτρολύτη, όπου βρίσκονται τα ιόντα. Το ηλεκτρόδιο είναι η στερεά αγώγιμη επιφάνεια που επιτρέπει την ανταλλαγή ηλεκτρονίων.

άνοδος: ηλεκτρόδιο στο οποίο συμβαίνει οξείδωση. Είναι και ο αρνητικός πόλος της μπαταρίας.
Κάθοδος: ηλεκτρόδιο στο οποίο λαμβάνει χώρα αναγωγή. Είναι και ο θετικός πόλος της μπαταρίας.

Στην παραπάνω εικόνα, ο μεταλλικός ψευδάργυρος είναι η άνοδος και υφίσταται το οξείδωση. Ο μεταλλικός χαλκός είναι η κάθοδος και υφίσταται αναγωγή. Η μετανάστευση των ηλεκτρονίων (e-) συμβαίνει από την άνοδο στην κάθοδο μέσω του αγώγιμου σύρματος.

Οι αντιδράσεις που συμβαίνουν στο σύστημα εικόνας είναι:

άνοδος (οξείδωση): Zn_(μικρό) → Zn²_(εδώ)+ 2e^-
Κάθοδος (μείωση): Cu²⁺_(εδώ) + 2e^- → γάιδαρος_(μικρό)
γενική εξίσωση: Zn_(μικρό)+ κώλο²⁺_(εδώ) → γάιδαρος_(μικρό)+ Zn²⁺_(εδώ)

Ο ψευδάργυρος είναι ένα μέταλλο με μεγαλύτερη τάση να χάνει ηλεκτρόνια και, ως εκ τούτου, σχηματίζονται κατιόντα στο διάλυμα. Το ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου αρχίζει να φθείρεται και να χάνει μάζα επειδή ο ψευδάργυρος απελευθερώνεται στο διάλυμα όταν σχηματίζονται κατιόντα Zn²⁺.

Τα ηλεκτρόνια από την άνοδο φτάνουν στην κάθοδο και τα μεταλλικά κατιόντα, κατά τη λήψη τους, μετατρέπονται σε μεταλλικό χαλκό, ο οποίος εναποτίθεται στο ηλεκτρόδιο και αυξάνει τη μάζα του.

Η γέφυρα αλατιού είναι ένα ιοντικό ρεύμα που είναι υπεύθυνο για την κυκλοφορία των ιόντων στο σύστημα για να το διατηρεί ηλεκτρικά ουδέτερο.

Διαβάστε επίσης για αριθμός οξείδωσης (nox).

τύπους μπαταριών

Σε ένα κύτταρο, η τάση των χημικών ειδών να λαμβάνουν ή να δωρίζουν ηλεκτρόνια καθορίζεται από το δυναμικό αναγωγής.

Το συστατικό με το μεγαλύτερο δυναμικό μείωσης τείνει να υποστεί αναγωγή, δηλαδή να αποκτήσει ηλεκτρόνια. Το είδος με το χαμηλότερο δυναμικό αναγωγής και, κατά συνέπεια, το υψηλότερο δυναμικό οξείδωσης, τείνει να μεταφέρει ηλεκτρόνια.

Για παράδειγμα, στην αντίδραση οξειδοαναγωγής Zn⁰_(μικρό) + κώλο²⁺_(εδώ)→ γάιδαρος⁰_(μικρό) + Zn²⁺_(εδώ)

Ο ψευδάργυρος οξειδώνει και δίνει ηλεκτρόνια επειδή έχει δυναμικό μείωσης E⁰= -0,76 V, μικρότερο από το δυναμικό μείωσης του χαλκού E⁰ = +0,34V και, επομένως, δέχεται ηλεκτρόνια και υφίσταται αναγωγή.

Δείτε παρακάτω για άλλα παραδείγματα στοίβων.