THE akumulators ir sistēma, kurā notiek oksidācijas-reducēšanas reakcija. Šajā ierīcē ķīmiskā enerģija, kas rodas spontānā reakcijā, tiek pārveidota par elektroenerģiju.
Oksidācijas un reducēšanas reakcijas šūnā notiek vienlaikus. Kad viena suga tiek pakļauta oksidācijai, tā nodod elektronus otrai sugai, kas, tos saņemot, tiek reducēta.
Tāpēc tas, kas tiek oksidēts, ir reducētājs, un tas, kas tiek reducēts, ir oksidētājs.
THE oksidēšanās rodas, kad suga zaudē elektronus un kļūst par katjonu: A → A+ + un-.
THE samazināšana notiek, kad suga iegūst elektronus un kļūst elektriski neitrāla: B+ + un- → B.
Ķīmiskajos vienādojumos šis elektronu pārnese To parāda oksidācijas skaitļa (nox) izmaiņas.
Šūnu iekšienē notiek redukcijas reakcijas, un elektriskā strāva rodas, elektroniem migrējot no negatīvā uz pozitīvo polu.
Kā darbojas kaudze?
Viens redoksreakcija parasti var attēlot ar vienādojumu:
A + B+ → A+ + B
kur,
A: viela, kas oksidējas, zaudē elektronus, palielina savu vērtību un ir reducētājs.
B: viela, kas tiek reducēta, iegūst elektronus, samazina oksidāciju un ir oksidētājs.
Skatiet nākamajā attēlā, kā var attēlot šo procesu.
Sistēmu, kas sadalīta divās pusšūnās un veidota no diviem metāla elektrodiem, kas ārēji savienoti ar vadošu vadu, izstrādāja Džons Frederiks Daniels (1790-1845) 1836. gadā.
Akumulators sastāv no diviem elektrodiem, kas savienoti ar vadošu vadu, un elektrolīta, kur atrodas joni. Elektrods ir cieta vadoša virsma, kas nodrošina elektronu apmaiņu.
anods: elektrods, pie kura notiek oksidēšanās. Tas ir arī akumulatora negatīvais pols.
Katods: elektrods, pie kura notiek samazināšana. Tas ir arī akumulatora pozitīvais pols.
Iepriekš redzamajā attēlā metāliskais cinks ir anods, un tas tiek pakļauts oksidēšanās. Metālisks varš ir katods un tiek redukts. Elektronu migrācija (e-) notiek no anoda uz katodu caur vadošo vadu.
Attēlu sistēmā notiek šādas reakcijas:
- anods (oksidācija): Zn(s) → Zn2(šeit) + 2e-
- Katods (samazinājums): Cu2+(šeit) + 2e- → dupsis(s)
- vispārējais vienādojums: Zn(s) + dupsis2+(šeit) → dupsis(s) + Zn2+(šeit)
Cinks ir metāls ar lielāku tendenci zaudēt elektronus, un tāpēc šķīdumā veidojas katjoni. Cinka elektrods sāk nolietoties un zaudēt masu, jo, veidojot cinka katjonus, cinks izdalās šķīdumā2+.
Elektroni no anoda nonāk katodā un metāla katjoni, tos saņemot, tiek pārveidoti par metālisku varu, kas nogulsnējas uz elektroda un palielina tā masu.
Sāls tilts ir jonu strāva, kas ir atbildīga par jonu cirkulāciju sistēmā, lai tā būtu elektriski neitrāla.
Lasiet arī par oksidācijas numurs (nox).
akumulatoru veidi
Šūnā ķīmisko sugu tendenci saņemt vai ziedot elektronus nosaka reducēšanas potenciāls.
Komponentam ar vislielāko reducēšanas potenciālu ir tendence samazināties, tas ir, iegūt elektronus. Sugas ar viszemāko reducēšanās potenciālu un līdz ar to augstāko oksidācijas potenciālu mēdz pārnest elektronus.
Piemēram, redoksreakcijā Zn0(s) + dupsis2+(šeit) → dupsis0(s) + Zn2+(šeit)
Cinks oksidē un ziedo elektronus, jo tam ir reducēšanas potenciāls E0 = -0,76 V, mazāk nekā vara E samazināšanas potenciāls0 = +0,34 V, un tāpēc tas saņem elektronus un tiek redukts.
Citus steku piemērus skatiet tālāk.
Cinka un ūdeņraža skurstenis
Oksidācijas pusreakcija: Zn(s) → Zn2+ + 2e- (UN0 = -0,76 V)
Redukcijas pusreakcija: 2H+(šeit) + 2e- → H2(g) (UN0 =0,00V)
Globālais vienādojums: Zn(s) + 2H+(šeit) → Zn2+(šeit) + H2(g)
Stack reprezentācija:
Vara un ūdeņraža šūna
Oksidācijas pusreakcija: H2(g) → 2H+(šeit) + 2e- (UN0 = 0,00 V)
Redukcijas pusreakcija: Cu2+(šeit) + 2e- → dupsis(s) (UN0 = +0,34 V)
Globālais vienādojums: Cu2+(šeit) + H2(g) → 2H+(šeit) + dupsis(s)
Stack reprezentācija:
Iegūstiet vairāk zināšanu par tēmu, izmantojot saturu:
- elektroķīmija
- Elektrolīze
Bibliogrāfiskās atsauces
FONSEKA, M. R. M. Ķīmija, 2. 1. ed. Sanpaulu: Atika, 2013.
SANTOS, W.L.P; MOL, G.S. Pilsoņu ķīmija, 3. 2. ed. Sanpaulu: redaktors AJS, 2013.
USBERKO, Dž. Savienot ķīmiju, 2: ķīmija. - 2. ed. Sanpaulu: Saraiva, 2014.
