Гальванічний елемент Даніеля-Якобі

Якщо окислювально-відновну реакцію здійснити так, щоб процеси окислення та відновлення були просторово розділені, та створити можливість переходу електронів від відновника до окислювача по провіднику (зовнішньому ланцюзі), то у зовнішньому ланцюзі виникає спрямований рух електронів - електричний струм.

Розглянемо систему, у якій два електроди перебувають у розчинах своїх солей. Прикладом може бути гальванічний елемент Даніеля-Якобі (рис. 12.2), який складається з мідної та цинкової пластинок, опущених у розчини своїх солей. На поверхні цинкової пластинки встановлюється рівновага Zn Zn 2+ + 2ē, якому відповідає потенціал j 0 = -0,76 (табл. 12.1). На поверхні мідної платівки встановлюється рівновага Cu Cu 2+ + 2ē, якому відповідає рівноважний потенціал j 0 = +0,34.

елемент

Мал. 12.2. Мідно-цинковий гальванічний елемент:

(1 - цинковий електрод - анод; 2 - мідний електрод - катод; 3 - іонний ключ-електроліт, що проводить іони SO4 2 - ; 4 - електронний провідник)

Потенціал цинкового електрода має більш негативне значення, тому при замиканні зовнішнього ланцюга електрони переходитимуть від цинку (анод) до міді (катод). В результаті цього процесу рівновага на аноді (Zn) зміститься вправо і розчин перейде додаткову кількість іонів цинку (відбувається розчинення анода). У той же час рівновага на мідному електроді зміститься вліво і відбудеться виділення міді на катоді.

Пристрої, в яких на електродах мимовільно протікають окислювально-відновні реакції, в результаті яких виходить електрична енергія, називаються гальванічними елементами. Електрод, на якому протікаєпроцес окислення, називаєтьсяанодом ; інший електрод, наякому здійснюєтьсяпроцес відновлення, називаєтьсякатодом.

Схема гальванічного елемента, що замінює малюнок, записується так:

(А): Zn - 2? = Zn 2+, (окислення)

(К): Cu 2+ +2ē= Cu 0 (відновлення)

Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu .

Сумарна реакція, що протікає в гальванічному елементі, називаєтьсятокоутворюючою.