Устройство и изображение гальванического элемента

Гальваническим элементом называется любое устройство, дающее возможность получать электрический ток за счет проведения той или иной химической реакции.

Химические гальванические элементы состоят из неодинаковых электродов, на которых протекают различные по своей химической природе реакции.

Элементы, состоящие из двух одинаковых электродов, называются концентрационными. В этих элементах в электрическую энергию превращается работа выравнивания активностей окисленной и восстановленной форм реагирующего вещества в обоих электролитах.

Элементы, в которых общий раствор электролита, называются элементами без переноса. У них отсутствует диффузный скачек потенциала. В противном случае говорят об элементах с переносом, когда происходит перенос ионов на границе контакта двух различных растворов.

Рассмотрим устройство ГЭ на примере элемента Даниеля-Якоби.

Zn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cu

Обычно в ГЭ слева записывается полуэлемент, у которого более электроотрицательный электродный потенциал. ГЭ обычно состоит из двух проводников I рода (электродов), опущенных в растворы своих электролитов (Cu в СuSO₄, Zn в ZnSO₄). Между электролитами устанавливается полупроницаемая мембрана. К медному и цинковому электродам припаиваются медные провода.

Через полупроницаемую перегородку проникают ионы SO₄^2-

Замкнем цепь между двумя электродами гальванометром, происходит движение электронов, которые вызывают процесс окисления на цинковом электроде и восстановление на медном электроде. Причем два эти процесса пространственно разделены

Zn + Cu²⁺ = Cu⁰ + Zn²⁺ - суммарная окислительно-восстановительная реакция.

При протекании окислительно-восстановительной реакции возникает ЭДС гальванического элемента, во внешней цепи появляется ток.

Схема разомкнутой цепи ГЭ:

Величина ЭДС равна сумме скачков потенциалов на границах раздела фаз. Тогда

– контактный скачок потенциала.

– электродные скачки потенциала.

- жидкостный скачок потенциала. Если растворитель вода – диффузный скачок потенциала.

может быть пренебрежительно снижен при использовании солевого моста – элиминирование.

Солевой мост представляет собой U- образную трубку, заполненную электролитом с одинаковой подвижностью катиона и аниона, и закрытую пробкой из проницаемого материала.