מחסנית: מה זה, איך זה עובד וסוגים

ה סוֹלְלָה היא מערכת שבה מתרחשת תגובת החמצון-צמצום. במכשיר זה, האנרגיה הכימית הנוצרת בתגובה הספונטנית מומרת לאנרגיה חשמלית.

תגובות חמצון והפחתה מתרחשות בו זמנית בתא. כאשר מין אחד עובר חמצון, הוא תורם אלקטרונים למין האחר, שעם קבלתם עובר הפחתה.

לכן, זה שעובר חימצון הוא הגורם המחמצן וזה שעובר הפחתה הוא הגורם המחמצן.

ה חִמצוּן מתרחש כאשר מין מאבד אלקטרונים והופך לקטיון: A → A⁺ + ו^-.

ה צִמצוּם מתרחש כאשר מין צובר אלקטרונים והופך לניטרלי מבחינה חשמלית: ב⁺ + ו^- → ב.

במשוואות הכימיות, זה העברת אלקטרונים מודגם על ידי השינוי במספר החמצון (nox).

תגובות הפחתה מתרחשות בתוך התאים והזרם החשמלי מתעורר עם נדידת האלקטרונים מהקוטב השלילי לחיובי.

איך עובד מחסנית?

אחד תגובת חיזור יכול להיות מיוצג בדרך כלל על ידי המשוואה:

A + B⁺ → א⁺ + ב

איפה,

ת: חומר מחומצן, מאבד אלקטרונים, מעלה את ערכו ומהווה הגורם המפחית.
B: חומר שעובר הפחתה, צובר אלקטרונים, מקטין חמצון ומהווה חומר המחמצן.

ראה בתמונה הבאה כיצד ניתן לייצג את התהליך הזה.

המערכת המחולקת לשני תאים למחצה ונוצרה על ידי שתי אלקטרודות מתכתיות המחוברות חיצונית באמצעות חוט מוליך פותחה על ידי ג'ון פרדריק דניאל (1790-1845) ב-1836.

הסוללה מורכבת משתי אלקטרודות, המחוברות באמצעות חוט מוליך, ואלקטרוליט, שבו נמצאים היונים. האלקטרודה היא המשטח המוליך המוצק המאפשר חילופי אלקטרונים.

אָנוֹדָה: אלקטרודה שבה מתרחש חמצון. זה גם הקוטב השלילי של הסוללה.
קָטוֹדָה: אלקטרודה שבה מתרחשת הפחתה. זה גם הקוטב החיובי של הסוללה.

בתמונה למעלה, אבץ מתכתי הוא האנודה ועובר את חִמצוּן. נחושת מתכתית היא הקתודה ועוברת הפחתה. נדידת האלקטרונים (e-) מתרחשת מהאנודה לקתודה דרך החוט המוליך.

התגובות המתרחשות במערכת התמונות הן:

• אָנוֹדָה (חמצון): Zn_(ים) → Zn²_(כאן) + 2ה^-
• קָטוֹדָה (צמצום): Cu²⁺_(כאן) + 2ה^- → התחת_(ים)
• משוואה כללית: זנ_(ים) + התחת²⁺_(כאן) → התחת_(ים) + Zn²⁺_(כאן)

אבץ הוא מתכת עם נטייה גדולה יותר לאבד אלקטרונים ולכן נוצרים קטיונים בתמיסה. אלקטרודת האבץ מתחילה להתבלות ולאבד מסה מכיוון שאבץ משתחרר לתמיסה בעת יצירת קטיוני Zn²⁺.

האלקטרונים מהאנודה מגיעים לקתודה וקטיוני המתכת, עם קליטתם, הופכים לנחושת מתכתית, המונחת על האלקטרודה ומגדילה את המסה שלה.

גשר המלח הוא זרם יוני האחראי על זרימת היונים במערכת כדי לשמור על נייטרליות חשמלית.

קרא גם על מספר חמצון (נוקס).

סוגי סוללות

בתא, הנטייה של מינים כימיים לקבל או לתרום אלקטרונים נקבעת על ידי פוטנציאל ההפחתה.

הרכיב בעל פוטנציאל ההפחתה הגבוה ביותר נוטה לעבור הפחתה, כלומר לצבור אלקטרונים. המינים בעלי פוטנציאל ההפחתה הנמוך ביותר, וכתוצאה מכך, פוטנציאל החמצון הגבוה ביותר, נוטים להעביר אלקטרונים.

לדוגמה, בתגובת החיזור Zn⁰_(ים) + התחת²⁺_(כאן) → התחת⁰_(ים) + Zn²⁺_(כאן)

אבץ מחמצן ותורם אלקטרונים מכיוון שיש לו פוטנציאל הפחתה E⁰ = -0.76V, פחות מפוטנציאל ההפחתה של נחושת E⁰ = +0.34V ולכן הוא מקבל אלקטרונים ועובר הפחתה.

ראה להלן דוגמאות אחרות של ערימות.

ערימת אבץ ומימן

חצי תגובת חמצון: Zn_(ים) → Zn²⁺ + 2ה^- (ו⁰ = -0.76V)

חצי תגובת הפחתה: 2H⁺_(כאן) + 2ה^- → ח_2(g) (ו⁰ =0.00V)

משוואה גלובלית: Zn_(ים) + 2H⁺_(כאן) → Zn²⁺_(כאן) + H_2(g)

ייצוג מחסנית:

תא נחושת ומימן

חצי תגובת חמצון: ח_2(g) → 2H⁺_(כאן) + 2ה^- (ו⁰ = 0.00V)

חצי תגובת הפחתה: Cu²⁺_(כאן) + 2ה^- → התחת_(ים) (ו⁰ = +0.34V)

משוואה גלובלית: Cu²⁺_(כאן) + H_2(g) → 2H⁺_(כאן) + התחת_(ים)

ייצוג מחסנית:

קבל ידע נוסף על הנושא עם התוכן:

• אלקטרוכימיה
• הַפרָדָה חַשְׁמָלִית

הפניות ביבליוגרפיות

פונסקה, מ. ר. M. כימיה, 2. 1. ed. סאו פאולו: אטיקה, 2013.

SANTOS, W.L.P; MOL, G.S. כימיה אזרחית, 3. 2. ed. סאו פאולו: Editora AJS, 2013.

USBERCO, J. לחבר כימיה, 2: כימיה. - 2. ed. סאו פאולו: סראיבה, 2014.