Гальваникалык элементтин схемасын түзүү үчүн анын аракет принцибинин, структуралык өзгөчөлүктөрүн түшүнүү зарыл.
Керектөөчүлөр батарейкаларга жана батарейкаларга сейрек көңүл бурушат, ошол эле учурда бул кубат булактары эң көп суроо-талапка ээ.
Химиялык ток булактары
Гальваникалык элемент деген эмне? Анын схемасы электролитке негизделген. Аппарат сепаратор материалы менен адсорбцияланган электролит жайгашкан кичинекей контейнерди камтыйт. Мындан тышкары, эки гальваникалык элементтин схемасы катоддун жана аноддун болушун болжолдойт. Мындай гальваникалык клетканын аты кандай? Эки металлды бириктирген схема редокс реакциясын сунуштайт.
Эң жөнөкөй гальваникалык клетка
Бул күчтүү электролит эритмесине чөмүлгөн ар кандай металлдардан жасалган эки плитанын же таякчанын болушун билдирет. Бул гальваникалык элементтин иштеши учурунда аноддо электрондордун кайтып келиши менен байланышкан кычкылдануу процесси жүргүзүлөт.
Катоддо - калыбына келтирүү, коштоосундатерс бөлүкчөлөрдү кабыл алуу. Электрондордун тышкы чынжыр аркылуу калыбына келтирүүчү заттан кычкылдандыргычка өтүшү бар.
Гальваникалык клетканын мисалы
Гальваникалык элементтердин электрондук схемаларын түзүү үчүн алардын стандарттык электроддук потенциалынын маанисин билүү зарыл. Келгиле, жез-цинк гальваникалык элементтин вариантын талдап көрөлү, ал жез сульфатынын цинк менен өз ара аракеттенүүсү учурунда бөлүнүп чыккан энергиянын негизинде иштейт.
Төмөндө схемасы бериле турган бул гальваникалык клетка Якоби-Даниел клеткасы деп аталат. Анын курамына жез сульфатынын (жез электродунун) эритмесине батырылган жез пластина кирет, ошондой эле анын сульфатынын (цинк электродунун) эритмесинде турган цинк пластинасынан турат. Эритмелер бири-бири менен байланышта, бирок алардын аралашуусуна жол бербөө үчүн элемент тешиктүү материалдан жасалган бөлүктү колдонот.
Иштөө принциби
Схемасы Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu болгон гальваникалык элемент кантип иштейт? Анын иштөө учурунда, электр чынжыр жабылганда, металлдык цинктин кычкылдануу процесси жүрөт.
Анын туз эритмеси менен байланыш бетинде атомдордун Zn2+ катиондоруна айланышы байкалат. Процесс тышкы чынжыр боюнча кыймылдаган "эркин" электрондордун чыгышы менен коштолот.
Цинк электродунда болуп жаткан реакцияны төмөнкүчө чагылдырууга болот:
Zn=Zn2+ + 2e-
Калыбына келтирүүметалл катиондору жез электродунда жүргүзүлөт. Цинк электродунан бул жерге кирген терс бөлүкчөлөр жез катиондору менен биригип, аларды металл түрүндө жайгаштырышат. Бул процесс төмөнкүчө:
Cu2+ + 2e-=Cu
Эгерде жогоруда талкууланган эки реакцияны кошсок, цинк-жез гальваникалык элементтин ишин сүрөттөгөн жалпы теңдемени алабыз.
Цинк электрод анод, жез катод милдетин аткарат. Заманбап гальваникалык элементтер жана аккумуляторлор бир электролит эритменин колдонууну талап кылат, бул алардын колдонулуш чөйрөсүн кеңейтет, алардын иштөөсүн ыңгайлуу жана ыңгайлуу кылат.
Гальваникалык элементтердин түрлөрү
Эң кеңири тарагандары көмүртек-цинк элементтери. Алар марганец оксиди (4) болгон анод менен байланышта пассивдүү көмүртек токту коллекторун колдонушат. Электролит - аммоний хлориди, паста катары колдонулат.
Ал жайылып кетпейт, ошондуктан гальваникалык клетканын өзү кургак деп аталат. Анын өзгөчөлүгү, алардын иштөө мөөнөтүнүн узактыгына оң таасирин тийгизген иш учурунда "калыбына келтирүү" мүмкүнчүлүгү болуп саналат. Мындай гальваникалык элементтердин баасы аз, бирок кубаттуулугу аз. Температура төмөндөгөндө, алар эффективдүүлүктү төмөндөтөт, ал эми ал көтөрүлгөндө электролит акырындык менен кургап калат.
Шелочтуу элементтер щелоч эритмесин колдонууну камтыйт, андыктан алар абдан көп.колдонмолор.
Литий клеткаларында жигердүү металл аноддун ролун аткарат, ал кызмат көрсөтүү мөөнөтүнө оң таасирин тийгизет. Литий терс электрод потенциалына ээ, ошондуктан, кичинекей өлчөмдөр менен, мындай элементтер максималдуу номиналдык чыңалууга ээ. Мындай системалардын кемчиликтери арасында жогорку баа болуп саналат. Литий кубат булактарын ачуу жарылуу коркунучу бар.
Тыянак
Кандай болбосун гальваникалык элементтин иштөө принциби катоддо жана аноддо болуп жаткан редокс процесстерине негизделген. Колдонулган металлга жараша тандалган электролит эритмеси, элементтин иштөө мөөнөтү, ошондой эле номиналдык чыңалуунун мааниси өзгөрөт. Учурда литий, кадмий гальваникалык элементтер талап кылынууда, алардын кызмат мөөнөтү кыйла узак.
