Стек: що це таке, як працює та типи

THE акумулятор це система, в якій протікають окислювально-відновні реакції. У цьому пристрої хімічна енергія, вироблена в спонтанній реакції, перетворюється в електричну.

Реакції окиснення і відновлення відбуваються в клітині одночасно. Коли один вид піддається окисленню, він віддає електрони іншому виду, який, отримавши їх, піддається відновленню.

Отже, той, що зазнає окислення, є відновником, а той, що зазнає відновлення, є окислювачем.

THE окислення відбувається, коли вид втрачає електрони і стає катіоном: A → A⁺ + і^-.

THE скорочення відбувається, коли вид отримує електрони і стає електрично нейтральним: B⁺ + і^- → Б.

У хімічних рівняннях це перенесення електронів демонструється зміною ступеня окислення (nox).

Всередині клітини відбуваються реакції відновлення і електричний струм виникає при міграції електронів від негативного до позитивного полюса.

Як працює стек?

Один окисно-відновна реакція загалом можна представити рівнянням:

А + Б⁺ → А⁺ + Б

Де,

A: речовина, яка окислюється, втрачає електрони, збільшує своє значення і є відновником.

instagram story viewer

B: речовина, яка зазнає відновлення, отримує електрони, зменшує окиснення та є окислювачем.

Подивіться на наступному зображенні, як можна представити цей процес.

Система, поділена на дві напівкомірки та утворена двома металевими електродами, з’єднаними ззовні провідним дротом, була розроблена Джоном Фредеріком Даніелем (1790-1845) у 1836 році.

Акумулятор складається з двох електродів, з'єднаних струмопровідним дротом, і електроліту, де знаходяться іони. Електрод — це тверда провідна поверхня, яка забезпечує обмін електронами.

анод: електрод, на якому відбувається окислення. Це також негативний полюс батареї.
Катод: електрод, на якому відбувається відновлення. Це також позитивний полюс батареї.

На зображенні вище металевий цинк є анодом і піддається впливу окислення. Металева мідь є катодом і піддається відновленню. Міграція електронів (е-) відбувається від анода до катода по струмопровідному дроту.

Реакції, які відбуваються в системі зображення:

анод (окислення): Zn_(s) → Zn²_(тут)+ 2е^-
Катод (відновлення): Cu²⁺_(тут) + 2е^- → зад_(s)
загальне рівняння: Зн_(s)+ дупа²⁺_(тут) → зад_(s)+ Zn²⁺_(тут)

Цинк є металом з більшою тенденцією до втрати електронів, тому в розчині утворюються катіони. Цинковий електрод починає зношуватися і втрачати масу, оскільки цинк виділяється в розчин при утворенні катіонів Zn²⁺.

Електрони від анода надходять на катод, а катіони металу, приймаючи їх, перетворюються на металеву мідь, яка осідає на електроді і збільшує його масу.

Соляний місток — це іонний струм, який відповідає за циркуляцію іонів у системі, зберігаючи її електрично нейтральною.

Читайте також про ступінь окислення (nox).

типи акумуляторів

У клітині схильність хімічних речовин отримувати або віддавати електрони визначається потенціалом відновлення.

Компонент з найбільшим відновним потенціалом прагне відновитися, тобто отримати електрони. Вид з найнижчим потенціалом відновлення і, отже, найвищим потенціалом окислення, має тенденцію до перенесення електронів.

Наприклад, в окисно-відновній реакції Zn⁰_(s) + дупа²⁺_(тут)→ зад⁰_(s) + Zn²⁺_(тут)

Цинк окислює і віддає електрони, оскільки він має відновний потенціал E⁰= -0,76 В, менше відновного потенціалу міді E⁰ = +0,34 В і, отже, отримує електрони і зазнає відновлення.

Нижче наведено інші приклади стеків.