Редокс и первичные батареи:
Вставка кусочка Zn в раствор CuSO4 спонтанно происходит следующим образом:
В это время было замечено, что кусочек Zn растворяется, Cu непрерывно осаждается на кусочке Zn, и синий раствор CuSO4 становится светлее. Потеря электронов в Zn окисляется, а Cu2 + восстанавливает электроны. Поскольку чешуйки Zn и раствор CuSO4 находятся в прямом контакте, электроны непосредственно переносятся с поверхности чешуек Zn в Cu2 + в растворе, и поток электронов неупорядочен, и направленный поток электронов не может быть создан. Химическая энергия, содержащаяся в материале, не может быть преобразована в электрическую энергию и может высвобождаться только в форме тепловой энергии, что повышает температуру реакционного раствора.
Согласно принципу электричества, если устройство можно использовать для преобразования электронов в окислительно-восстановительной реакции в упорядоченный поток электронов, то есть, чтобы не передавать электроны напрямую, электроны, потерянные восстановителем, переносятся в окислитель через провода. Вы можете получить власть. Daniel Battery - устройство для реализации этой идеи. В батарее Daniel левая сторона представляет собой раствор ZnSO4 со вставленным куском Zn, а правая сторона представляет собой раствор CuSO4 со вставленным куском меди. Два раствора разделены пористой мембраной, которая обеспечивает свободный проход ионов. Когда пластина Zn и медная пластина были соединены рядом проводов с гальванометрами, руки гальванометра отклонились, чтобы доказать, что по проводам течет ток.
Это устройство, которое использует окислительно-восстановительную реакцию для преобразования химической энергии в электрическую, называется основной батареей или просто батареей.
В первичной батарее предусмотрено, что один из электронов вытекает из отрицательного электрода, а электрон течет в положительный электрод. В первичной ячейке Cu-Zn электроны текут от пластины Zn к пластине Cu. Один конец пластины Zn представляет собой отрицательный электрод, а один конец пластины Cu представляет собой положительный электрод. Cu2 + в растворе CuSO4 получает электроны из пластины Cu и восстанавливается до Cu, осажденного на пластине Cu. Zn теряет электроны, превращаясь в Zn2 + в раствор ZnSO4. На двух электродах
Ответы:
Отрицательный электрод: Zn-2e-Zn2 + (реакция окисления)
Положительный электрод: Cu2 ++ 2e-Cu (реакция восстановления)
Два электрода складываются вместе для формирования реакции батареи: Zn + Cu2 + -Zn2 ++ Cu.
Поскольку цинковый (или медный) электрод составляет только половину первичного элемента, каждый электрод также называется половинным элементом. Реакция окисления (или восстановления), которая происходит на каждом электроде, называется реакцией на половину ячейки или реакцией на половину. Каждая полуреакция состоит из двух материалов с различными степенями окисления одного и того же элемента, в которых высокая степень окисления называется окисленным типом, а низкая степень окисления называется восстановленным типом, и они составляют окислительно-восстановительную пару, которая сокращенно как электрическая пара. Символизируется как окисленный / восстановленный. Таких как электричество на Zn2 + / Zn, Cu2 + / Cu.
Теоретически, любая спонтанная окислительно-восстановительная реакция может быть разработана как первичная клетка. В окислительно-восстановительной реакции окислитель подвергается реакции восстановления с электроном, и восстановитель теряет электроны, чтобы подвергнуться реакции окисления. Следовательно, когда составлена основная батарея, пара окислителей и продуктов их восстановления составляет положительный электрод, а восстановитель и продукт его окисления составляют пару электронов. отрицательный электрод.
В первичной батарее Cu-Zn с развитием реакции батареи Zn2 + в растворе ZnSO4 непрерывно увеличивается, так что раствор заряжается положительно, а противоположный электрод притягивает Zn, что затрудняет потерю электронов и предотвращает дальнейшее окисление Zn. , В то же время раствор CuSO4, осажденный на пластине Cu из-за Cu2 +, становится Cu, а SO42 + в растворе чрезмерно отрицательно заряжен. Однополое отталкивание предотвращает поток электронов к пластине Cu, предотвращая дальнейшее восстановление Cu2 +. Обе стороны раствора заряжены и неизбежно будут препятствовать реакции батареи. Однако пористая мембрана между двумя растворами позволяет ионам проходить через них, и избыток Zn2 + в левом растворе диффундирует в правый раствор; избыток SO42 + в правом растворе диффундирует влево, поддерживая нейтральность растворов с обеих сторон, так что реакция батареи продолжается. Поскольку скорость диффузии Zn2 + и SO42 + через контактную поверхность двух растворов различна, разность потенциалов, называемая потенциалом перехода, будет иметь место на контактной границе двух растворов, и ее наличие будет влиять на точное определение электродвижущей силы. сила батареи. Чтобы устранить потенциал жидкостного перехода, вместо пористых сепараторов часто используются солевые мостики.
Компания специализируется на производстве и продаже разнообразных редокс-потенциалов , приветствует потребности клиентов в консультациях по закупкам.
Электронная почта: info@yingaolab.com
http://www.lohandbio.com/
