Гальваническим элементом называется устройство, в котором химическая энергия окислительно-востановительной реакции превращается в электрическую.

Рассмотрим работу гальванического элемента на примере г.э. Даниэля-Якоби. Он состоит из цинкового элетрода – цинковая пластина, погруженная в раствор сульфата цинка (||), и медного электрода- медная пластинка, погруженная в раствор сульфата меди (||).

Возникновение разности потенциалов между обоими металлическими электродами объясняется различной склонностью металлов отдавать катионы в раствор электролита. У поверхности каждого из электродов возникает двойной электрический слой (см. рис.6. 2), который оказывает противодействие дальнейшему переходу катионов в раствор. Если оба металла соединить металлическим проводником (обладающим электронной проводимостью), то вследствие электропроводимости раствора электролита (ионной проводимости) получается замкнутая электрическая цепь.

Рисунок 6. 2 Гальванический элемент Даниэля-Якоби

В этой цепи поток электронов будет перемещаться от цинка, через внешний участок цепи к меди. При этом в растворе электролита катионы будут двигаться к меди и разряжаться под действием имеющихся на нем электронов. В результате в замкнутой гальванической цепи возникнет электрический ток. Через пористую перегородку будут диффундировать ионы SO₄^2-.

Схематически это можно записать так:

(–) Zn|ZnSO₄||CuSO₄|Cu (+)

(–) A: Zn⁰ – 2e → Zn²⁺ – окисление;

(+) K: Cu²⁺ + 2e → Cu⁰ – восстановление;

Zn⁰ + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu⁰.

Данная окислительно-восстановительная реакция лежит в основе работы гальванического элемента.

Электрод, на котором имеется избыток электронов, называется анодом. В данном случае анодом является цинковый электрод. Медный электрод будет катодом, у него недостаток электронов.

Обычно анодом является тот электрод, у которого стандартный электродный потенциал меньше по сравнению с другим электродом (см.табл.6).

Е⁰ _Zn²⁺_|Zn = -0,76 В;

E⁰ _Сu²⁺_/Сu = + 0,34 В.

Только такой выбор электродов обеспечивает положительное значение ЭДС.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: