Galvanické články a elektrolytické buňky
Existují dva typy elektrochemických článků: galvanické články - se spontánními redoxními procesy, které umožňují kontinuální tok elektronů přes vodič, čímž se chemická energie přemění na elektrickou; a elektrolytické, kde jsou redoxní reakce ovlivněny vnějším zdrojem proudu, kde se elektřina převádí na chemickou energii.
Co je to Galvanic Cell?
Galvanické články jsou systémy, ve kterých je chemická energie transformována na elektrickou energii a v důsledku toho je generován proud. V galvanických článcích je generován stejnosměrný proud v důsledku procesu redox (oxidace-redukce). Galvanický prvek se skládá ze dvou polovin. Polovina obsahuje elektrolyt a ponořenou elektrodu do ní. Mezi těmito polovičními buňkami musí být zajištěn kontakt, který propojí elektrolyt se solným můstkem nebo polovodivou membránou a propojí elektrodu s vodičem. Oddělení redoxního procesu je vysvětleno chováním elektrod ve vztahu k elektrolytu. Nejjednodušší volbou je, že polovina článku je tvořena kovovou elektrodou ponořenou do elektrolytu obsahujících ionty korespondující s elektrodou. Chování kovů v elektrolytu závisí na reaktivitě kovu, tj. Na jeho tendenci se rozpouštět.
Co je elektrolytická buňka?
Elektrický proud elektrochemickým článkem může být iniciován dvěma způsoby. První je připojení elektrod s vodičem do uzavřeného elektrického obvodu. Zavřením elektrického obvodu je možné spontánně indukovat elektrodové reakce na obou fázích kovu / elektrolytu. Kromě toho se uvolňuje energie proudu na úkor energie spontánní chemické reakce. Buňka, která funguje tímto způsobem, se nazývá galvanická buňka. To bylo vysvětleno výše. Dalším způsobem je uzavření elektrického obvodu sériovým spojením vnějšího zdroje proudu oproti napětí článku, přičemž vnější napětí je větší než elektromotorická síla buňky. Řídí proud v opačném směru od směru jeho spontánního průtoku buňkou. Protože reakce elektrod v buňce musí být v rozporu se směrem jejich spontánního proudění. Nucené procesy v elektrochemickém článku pod vlivem vnějšího zdroje elektrického proudu se nazývají elektrolýza a elektrochemický článek v takovém způsobu provozu se nazývá elektrolytický článek.
Rozdíl mezi galvanickou a elektrolytickou buňkou
V galvanických buňkách dochází k spontánním redoxním procesům, které umožňují kontinuální tok elektronů přes vodič, čímž se chemická energie přemění na elektrický. V elektrolytickém článku probíhají redoxní reakce pod vlivem vnějšího zdroje, kde se elektřina převádí na chemickou energii. Redoxní reakce nejsou spontánní.
Galvanické články vytvářejí elektřinu pomocí chemických reakcí. V elektrolytických článcích se pro vývoj chemické reakce využívá elektrický proud s využitím vnějšího zdroje podél cesty.
Galvanické články se skládají ze dvou různých elektrod ponořených do roztoků jejich iontů, které jsou odděleny polopropustnou membránou nebo solným můstkem. Elektrolytické články se skládají z elektrolytické nádoby, ve které jsou dvě elektrody připojeny k stejnosměrnému zdroji. Elektrolytem může být tavenina nebo vodný roztok nějaké soli, kyseliny nebo zásady.
V galvanických buňkách je anoda negativní a katoda je kladná elektroda. V elektrolytických buňkách dochází k opaku.
V případě galvanických článků dochází k oxidační reakci na anodě (záporná elektroda), kde dochází k přebytku záporného náboje. Při katodě dochází k redukční reakci, což vyvolává pozitivní nahromadění náboje. V případě elektrolytického článku se pro vyvolání reakce použije vnější zdroj. Na záporné elektrodě jsou elektrony vytlačeny z ní - takže fáze redukce nastane na záporné elektrodě. Na pozitivní elektrodě probíhá oxidační fáze - a to je anoda.
Galvanické články se používají jako zdroj elektrického proudu a jsou běžněji označovány jako baterie nebo akumulátory. Elektrolytické články mají různé praktické využití, z nichž některé vyrábějí vodík a plyn kyslíku pro komerční a průmyslové aplikace, galvanické pokovování, extrakce čistých kovů ze slitin a tak dále.
Galvanické vs. elektrolytické buňky: Porovnání v tabulkové formě
Shrnutí galvanické vs. elektrolytické buňky
- Elektrochemický článek se skládá ze dvou polovin nebo elektrod, jejichž kontakt se provádí přes elektrolyt (iontový vodič). Polovičky, pokud jsou odděleny, mohou být spojeny solným mostem (koncentrovaný roztok elektrolytů v agar-agarovém gelu). Galvanická buňka vytváří elektrický proud založený na chemické změně, která se v ní spontánně vyskytuje. Elektrolytická buňka působí přesně naopak: proud vede k chemické změně.Aby buňka byla galvanická, musí se v ní objevit spontánní chemická změna.
