Г а л ь в а н и ч е с к и е е л е м е н т и –
это системы, которые состоят из двух электродов, |какие|имеющихразные|различные|потенциалы и соединенные внешней и внутренней цепью.
Анодом в таких системах будет тот из двух металлов, который имеет меньшее значение электродного потенциала восстановления ионаφ Меn+∕ Ме0, В. На аноде всегда происходит процесс окисления, который сопровождается образованием свободных электронов. Анод имеет знак (-). От анода электроны двигаются к катоду, где принимают участие в процессе восстановления ионов из электролита. Катод имеет знак (+).
Сила, которая двигает электроны от аноду к катоду называется электродвижущей силой (ЭДС, В). Она тем больше, чем больше разница значений электродных потенциалов анода и катода.
Схема гальванического элемента
φ0Fe2+∕Fe0= - 0,44Bφ0Ag+∕Ag0= + 0,799B
А) Fe0 →2e + Fe2+ K) 2AgNO3 → 2Ag+ +2NO3- ;
2Ag+ +2e → 2Ag0
Fe0 + 2Ag+ → 2Ag0 + Fe2+
Fe0 + 2 AgNO3 → 2Ag0 + Fe(NO3)2
ЕРС = φ0К -φ0A=φ0Ag+∕Ag0-φ0Fe2+∕Fe0= 0,799 – ( -0,44) = 1,239 В
Применение гальванических элементов.
Необратимые гальванические элементы – после разрядки не восстанавливаются|восстанавливают| ( батареи ).
Обратимые– после разрядки могут быть заново заряжены ( аккумуляторы ).
Аккумуляторы
Щелочные : 1. Железо – никелевый
Fe0 + 2Ni+3OOH +2H2O →разрядка 2Ni2+(OH)2 + Fe2+(OH)2
←зарядка
φ0Fe2+∕Fe0= - 0,44B;φ0Ni3+∕Ni2+= + 0,49B
А) Fe0 →2e + Fe2+ ; Fe2+ + 2OH- →Fe2+(OH)2
K) 2Ni+3OOH + 2e +2H2O → 2Ni2+(OH)2 + 2OH-
КПД =60 -65% ЭДС = 1,48В|
2. Кадмий - никелевый
Cd0 + 2Ni+3OOH +2H2O →разрядка 2Ni2+(OH)2 + Cd2+(OH)2 ; ЕРС = 1,45В
←зарядка
Кислотные : Свинцовый
Pb + PbO2 + 2H2SO4 →разрядка 2PbSO4 + 2H2O
←зарядка - A) Pb0 – 2e → Pb2+ ; Pb2+ + SO42- → PbSO4
+ K) Pb4+ + 2e → Pb2+ ; Pb4+O2 + 2e + SO42- + 4H+ → PbSO4 + 2H2O
ЭДС = 2В|; КПД = 80% ( 2 – 5 лет службы )
Вывод: гальванический элемент – это устройство, в котором химическая энергия окислительно - восстановительных реакций превращается в электрическую энергию. Гальванические элементы – это химические генераторы электрического тока.