THE akku on järjestelmä, jossa tapahtuu hapetus-pelkistysreaktio. Tässä laitteessa spontaanissa reaktiossa tuotettu kemiallinen energia muunnetaan sähköenergiaksi.
Hapetus- ja pelkistysreaktiot tapahtuvat solussa samanaikaisesti. Kun yksi laji hapettuu, se luovuttaa elektroneja toisille lajeille, jotka vastaanottaessaan ne pelkistyvät.
Siksi hapettuva aine on pelkistävä aine ja pelkistävä on hapettava aine.
THE hapettumista tapahtuu, kun laji menettää elektroneja ja muuttuu kationiksi: A → A+ + ja-.
THE vähentäminen tapahtuu, kun laji saa elektroneja ja muuttuu sähköisesti neutraaliksi: B+ + ja- → B.
Kemiallisissa yhtälöissä tämä elektronin siirto on osoitettu hapetusluvun muutoksella (nox).
Pelkistysreaktiot tapahtuvat solujen sisällä ja sähkövirta syntyy elektronien siirtyessä negatiivisesta positiiviseen napaan.
Miten pino toimii?
Yksi redox-reaktio voidaan yleensä esittää yhtälöllä:
A + B+ → A+ + B
Missä,
V: Aine, joka hapettuu, menettää elektroneja, lisää arvoaan ja on pelkistävä aine.
B: aine, joka pelkistyy, saa elektroneja, vähentää hapettumista ja on hapettava aine.
Katso seuraavasta kuvasta, kuinka tämä prosessi voidaan esittää.
John Frederic Daniell (1790-1845) kehitti vuonna 1836 kahdesta puolisolusta jaetun järjestelmän, joka muodostuu kahdesta metallielektrodista, jotka on kytketty ulkoa johtavalla langalla.
Akku koostuu kahdesta elektrodista, jotka on yhdistetty johtavalla johdolla, ja elektrolyytistä, jossa ionit ovat. Elektrodi on kiinteä johtava pinta, joka mahdollistaa elektronien vaihdon.
anodi: elektrodi, jossa hapettumista tapahtuu. Se on myös akun negatiivinen napa.
Katodi: elektrodi, jolla pelkistys tapahtuu. Se on myös akun positiivinen napa.
Yllä olevassa kuvassa metallisinkki on anodi ja käy läpi hapettumista. Metallinen kupari on katodi ja läpikäy pelkistys. Elektronien kulkeutuminen (e-) tapahtuu anodilta katodille johtavan langan kautta.
Kuvajärjestelmässä tapahtuvat reaktiot ovat:
- anodi (hapetus): Zn(s) → Zn2(tässä) + 2e-
- Katodi (alennus): Cu2+(tässä) + 2e- → perse(s)
- yleinen yhtälö: Zn(s) + perse2+(tässä) → perse(s) + Zn2+(tässä)
Sinkki on metalli, jolla on suurempi taipumus menettää elektroneja ja siksi liuokseen muodostuu kationeja. Sinkkielektrodi alkaa kulua ja menettää massaa, koska sinkki vapautuu liuokseen muodostaessaan Zn-kationeja2+.
Anodin elektronit saapuvat katodille ja metallikationit muuttuvat niiden vastaanotettuaan metallikupariksi, joka kerrostuu elektrodille ja lisää sen massaa.
Suolasilta on ionivirta, joka vastaa ionien kierrosta järjestelmässä, jotta se pysyy sähköisesti neutraalina.
Lue myös aiheesta hapetusluku (nox).
akkutyypit
Solussa kemiallisten lajien taipumus vastaanottaa tai luovuttaa elektroneja määräytyy pelkistyspotentiaalin perusteella.
Komponentti, jolla on suurin pelkistyspotentiaali, pyrkii pelkistymään, eli hankkimaan elektroneja. Laji, jolla on alhaisin pelkistyspotentiaali ja siten korkein hapetuspotentiaali, pyrkii siirtämään elektroneja.
Esimerkiksi redox-reaktiossa Zn0(s) + perse2+(tässä) → perse0(s) + Zn2+(tässä)
Sinkki hapettaa ja luovuttaa elektroneja, koska sillä on pelkistyspotentiaali E0 = -0,76 V, pienempi kuin kuparin E pelkistyspotentiaali0 = +0.34V ja siksi se vastaanottaa elektroneja ja läpikäy pelkistyksen.
Katso alta muita esimerkkejä pinoista.
Sinkki- ja vetypino
Hapettumisen puolireaktio: Zn(s) → Zn2+ + 2e- (JA0 = -0,76 V)
Pelkistyspuolireaktio: 2H+(tässä) + 2e- → H2(g) (JA0 =0.00V)
Globaali yhtälö: Zn(s) + 2H+(tässä) → Zn2+(tässä) + H2(g)
Pinon esitys:
Kupari- ja vetykenno
Hapettumisen puolireaktio: H2(g) → 2H+(tässä) + 2e- (JA0 = 0,00 V)
Pelkistyspuolireaktio: Cu2+(tässä) + 2e- → perse(s) (JA0 = +0,34V)
Globaali yhtälö: Cu2+(tässä) + H2(g) → 2H+(tässä) + perse(s)
Pinon esitys:
Saat lisätietoja aiheesta sisällön avulla:
- sähkökemia
- Elektrolyysi
Bibliografiset viittaukset
FONSECA, M. R. M. Kemia, 2. 1. toim. São Paulo: Attika, 2013.
SANTOS, W.L.P; MOL, G.S. Kansalaiskemia, 3. 2. toim. São Paulo: Editora AJS, 2013.
USBERCO, J. Yhdistä kemia, 2: kemia. - 2. toim. São Paulo: Saraiva, 2014.
