Wcześniej omawialiśmy ogniwo elektrochemiczne, które jest urządzeniem służącym do zamiany energii chemicznej wytworzonej w reakcji redoks na energię elektryczną. Są to dwa typy ogniw, mianowicie ogniwa galwaniczne i ogniwa elektrolityczne.
Ogniwa galwaniczne to ogniwa elektrochemiczne, które mogą spontanicznie generować energię elektryczną w wyniku reakcji chemicznych zachodzących w roztworze. Podczas gdy ogniwa elektrolityczne to ogniwa, które podlegają reakcji chemicznej, gdy do ogniwa przepływa prąd elektryczny.
W tej dyskusji zapoznamy się dokładniej z ogniwami galwanicznymi, znanymi również jako ogniwa galwaniczne. Dlaczego?
Tak, same komórki Galvaniego zostały zasadniczo odkryte przez naukowca z Włoch Luigi Galvani. Zaczęło się, gdy mieszkający w Bolonii fizyk i lekarz operował żabią nogę. Zobaczył, że jego metalowy skalpel był innego rodzaju, gdy trzymał go za nerw nogi martwej żaby, przestraszył się i poruszył. Galvani później argumentował, że efekt ten był związany z właściwościami neuroprotekcyjnymi. Ta opinia Galvaniego została później uznana za błędną przez Alessandro Voltę.
Volta kontynuował pracę Luigiego Galvaniego i udowodnił, że teoria jego kolegi o szoku nóg ropuchy jest błędna. W rzeczywistości efekt ten wynika z 2 różnych metali ze skalpela Galvaniego. Opierając się na tej opinii, Volcie udało się stworzyć „Baterię Volta” (stos Voltac). Dla jego usług jednostka różnicy potencjałów elektrycznych nazywana jest woltem.
Ogniwo galwaniczne składa się z kilku części, a mianowicie woltomierza, mostka solnego, anody i katody.
Woltomierz jest składnikiem, którego funkcją jest określenie potencjalnej wielkości komórki. Woltomierz jest umieszczony równolegle do lokalizacji mierzonych elementów w obwodzie. To narzędzie składa się z trzech miedzianych płytek przymocowanych do bakelitu ułożonych w szklanej lub plastikowej rurce.
(Przeczytaj również: Ważne cechy ogniw elektrochemicznych i ich serii)
Most solny to probówka w kształcie litery U zawierająca stężony roztwór obojętnych elektrolitów, takich jak chlorek potasu, azotan potasu i inne w agarze lub żelatynie. Mostek solny zamyka obwód elektryczny, umożliwiając ruch jonów z jednego roztworu do drugiego bez mieszania dwóch roztworów. Mostek solny pomaga również w utrzymaniu neutralności elektrycznej roztworu w dwóch i pół ogniwach.
Ujemna anoda lub elektroda to miejsce, w którym zachodzi reakcja utleniania. Na rysunku, który działa jako anoda, jest elektroda cynkowo-cynkowa (elektroda cynkowa).
Dodatnia katoda lub elektroda to miejsce, w którym zachodzi reakcja redukcji. Na zdjęciu elektroda miedziana pełni rolę katody.
Proces w ogniwach Volta
Na anodzie metalowy Zn uwalnia elektrony i rozpuszcza się jako Zn2 +.
- Zn (s) → Zn2 + (aq) + 2e–
Na katodzie jony Cu2 + wychwytują elektrony i wytrącają się do metalu Cu.
- Cu2 + (aq) + 2e– → Cu (s)
Można to zobaczyć na podstawie redukcji masy metalu Zn po korekcji, podczas gdy masa metalu Cu wzrasta. Całkowita reakcja zachodząca w ogniwach galwanicznych to:
- Zn (s) + Cu2 + (aq) → Zn2 + (aq) + Cu (s)
