Галваничен елемент

от Уикипедия, свободната енциклопедия

Галваничният елемент е химичен източник на електроенергия, в които възниква електродвижещо напрежение и протича електрически ток в резултат на химична реакция. Наречен е на името на откривателя си Луиджи Галвани.

Съдържание

1 История
2 Терминология
3 Принцип на действие
4 Вижте още

[редактиране] История

През 1780 Луиджи Галвани открил, че когато два различни метала - например мед и цинк - бъдат допрени и след това с тях се докоснат едновременно различни участъци от нерва на крак от жаба, той се свива. Галвани нарича ефекта биоелектричество. След това се създава галваничния елемент, който представлява най-общо електрическа верига от два различни метала, чиито противоположни краища са потопени в солен разтвор. Електрическата батерия, изобретена по-късно от Алесандро Волта има подобен принцип на действие и представлява поредица от галванични елементи.

[редактиране] Терминология

При описване на галваничните елементи се ползва химическа терминология:

Електродът, на който протича окисление, се нарича анод. Това е електродът, който отделя в електролита положителни йони, а електроните подава по веригата. Анодът е отрицателния извод на елемента.
Електродът, на който протича редукция, се нарича катод. Там положителните йони се отлагат като атоми, като за целта по веригата получават електрони. Катодът е положителния извод на галваничния елемент.

Прието е в схемите анодът да се чертае вляво, а катодът вдясно.

[редактиране] Принцип на действие

Схема на галваничен елемент

Един от първите галванични елементи е елементът на Даниел-Якоби. Той се състои от стъклен съд, разделен на две половини от пореста преграда. В едната част на съда се съдържа разтвор на CuSO₄. 5H₂O, (син камък) в който е потопен меден електрод. Той е положителният електрод (катода) на галваничния елемент. В другата половина на съда се налива разтвор на ZnSO₄ и се потапя цинков електрод. Той е отрицателният електрод (анода) на елемента. Двата електрода се наричат полюси.

Металите на двата електрода се разтварят в електролита с различна скорост, като при това електродите се зареждат електрически, но до различна степен. Това поражда различен потенциал върху двата електрода и ако те бъдат съединени директно или с проводник, протича електрически ток.

На двата електрода се извършват съответно окисление и редукция по реакциите:

Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn (E = −0.76V)

Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (E = +0.34V)

или сумарно:

Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺

а електрическият потенциал е 0.34V −(−0.76V) = 1.10V

Вследствие тези реакции йони от цинка на анода се отделят в електролита, а върху катода се отделя мед от синия камък. По този начин анодът постепенно се консумира или корозира, а синият камък отделя съдържащата се в него мед. Ако нямаше пореста преграда, медта щеше да се отдели върху цинка до пълното помедняване и напрежение нямаше да има.