Η βασική διαφορά μεταξύ γαλβανικού στοιχείου και κυψέλης συγκέντρωσης είναι ότι ένα γαλβανικό στοιχείο μπορεί να έχει ή να μην έχει τα δύο μισά κύτταρα με την ίδια σύνθεση, ενώ ένα στοιχείο συγκέντρωσης έχει δύο μισά κύτταρα με την ίδια σύνθεση.
Τόσο το γαλβανικό στοιχείο όσο και το στοιχείο συγκέντρωσης είναι ηλεκτροχημικά στοιχεία. Ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο είναι μια συσκευή που μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας μια χημική αντίδραση ή να κάνει μια χημική αντίδραση να συμβεί χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια.
Τι είναι ένα γαλβανικό στοιχείο;
Το γαλβανικό στοιχείο είναι ένας τύπος ηλεκτροχημικού στοιχείου που χρησιμοποιεί αυθόρμητες αντιδράσεις οξειδοαναγωγής για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα συνώνυμο αυτού του στοιχείου είναι το βολταϊκό στοιχείο. Το κύτταρο περιέχει δύο μισά κύτταρα που μπορεί να είναι είτε της ίδιας σύνθεσης είτε διαφορετικής σύνθεσης. Κάθε μισό στοιχείο περιέχει ένα ηλεκτρόδιο και έναν ηλεκτρολύτη. Το ηλεκτρόδιο πρέπει να βυθιστεί στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα. Μερικές φορές αυτοί οι ηλεκτρολύτες είναι εντελώς ξεχωριστοί, αλλά άλλες φορές χωρίζονται μόνο από ένα πορώδες φράγμα. Όταν οι ηλεκτρολύτες διαχωριστούν πλήρως, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μια γέφυρα αλατιού για να διατηρήσουμε την κίνηση των ιόντων μεταξύ των δύο ηλεκτρολυτών.
Εικόνα 01: Απλό γαλβανικό στοιχείο
Κατά την προετοιμασία αυτού του κυττάρου, πρέπει να εξετάσουμε εάν τα ηλεκτρόδια και οι ηλεκτρολύτες είναι αυθόρμητα ή όχι. Μπορούμε να το βρούμε θεωρητικά υπολογίζοντας τα δυναμικά των ηλεκτροδίων κάθε μισού κυττάρου. Ωστόσο, το ένα μισό κύτταρο θα πρέπει να παρουσιάζει οξείδωση, ενώ το άλλο μισό κύτταρο θα πρέπει να παρουσιάζει αντίδραση αναγωγής. Η οξείδωση συμβαίνει στην άνοδο, ενώ η αναγωγή στην κάθοδο. Δεδομένου ότι ένα γαλβανικό (βολταϊκό) στοιχείο χρησιμοποιεί την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια μιας αυθόρμητης αντίδρασης οξειδοαναγωγής για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια, τα γαλβανικά στοιχεία είναι σημαντικά ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Παράγουν συνεχές ρεύμα.
Τι είναι ένα κύτταρο συγκέντρωσης;
Η κυψέλη συγκέντρωσης είναι ένας τύπος γαλβανικής κυψέλης στην οποία τα δύο μισά κύτταρα της κυψέλης έχουν παρόμοια σύνθεση. Επομένως, λέμε ότι τα δύο μισά κελιά είναι ισοδύναμα. Διαφέρουν μόνο στη συγκέντρωση. Η τάση που παράγεται από αυτό το στοιχείο είναι πολύ μικρή αφού αυτό το στοιχείο τείνει να αποκτήσει μια κατάσταση ισορροπίας. Η ισορροπία έρχεται όταν οι συγκεντρώσεις των δύο μισών κυττάρων γίνουν ίσες.
Η κυψέλη συγκέντρωσης παράγει ηλεκτρισμό μέσω μείωσης της θερμοδυναμικής ελεύθερης ενέργειας του συστήματος. Δεδομένου ότι η σύνθεση των μισών κυττάρων είναι παρόμοια, συμβαίνει η ίδια αντίδραση, αλλά σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αυτή η διαδικασία αυξάνει τη συγκέντρωση του κυττάρου χαμηλότερης συγκέντρωσης και μειώνει τη συγκέντρωση του κυττάρου υψηλότερης συγκέντρωσης. Καθώς η ηλεκτρική ενέργεια ρέει, παράγεται θερμική ενέργεια. Το κύτταρο απορροφά αυτή την ενέργεια ως θερμότητα. Υπάρχουν δύο τύποι κυττάρων συγκέντρωσης ως εξής:
- Κυψέλη συγκέντρωσης ηλεκτρολυτών – τα ηλεκτρόδια αποτελούνται από την ίδια ουσία και τα μισά στοιχεία περιέχουν τον ίδιο ηλεκτρολύτη με διαφορετικές συγκεντρώσεις
- Κυψέλη συγκέντρωσης ηλεκτροδίων – δύο ηλεκτρόδια (της ίδιας ουσίας) διαφορετικών συγκεντρώσεων βυθίζονται στον ίδιο ηλεκτρολύτη
Ποια είναι η διαφορά ανάμεσα στο γαλβανικό στοιχείο και το στοιχείο συγκέντρωσης;
Το γαλβανικό στοιχείο είναι ένας τύπος ηλεκτροχημικού στοιχείου που χρησιμοποιεί αυθόρμητες αντιδράσεις οξειδοαναγωγής για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα κύτταρο συγκέντρωσης, από την άλλη πλευρά, είναι ένας τύπος γαλβανικού στοιχείου στο οποίο τα δύο μισά κύτταρα του κυττάρου έχουν παρόμοια σύνθεση. Επομένως, η βασική διαφορά μεταξύ γαλβανικής κυψέλης και κυψέλης συγκέντρωσης είναι ότι η γαλβανική κυψέλη μπορεί να έχει ή να μην έχει τα δύο μισά κύτταρα με την ίδια σύνθεση, ενώ η κυψέλη συγκέντρωσης έχει δύο μισά κύτταρα με την ίδια σύνθεση.
Επιπλέον, τα ηλεκτρόδια του γαλβανικού στοιχείου μπορούν να κατασκευαστούν είτε από την ίδια ουσία είτε από διαφορετικές ουσίες ενώ τα ηλεκτρόδια του στοιχείου συγκέντρωσης είναι κατασκευασμένα από την ίδια ουσία είτε με την ίδια συγκέντρωση είτε με διαφορετικές συγκεντρώσεις. Επιπλέον, οι γαλβανικές κυψέλες έχουν τον ίδιο ηλεκτρολύτη ή διαφορετικούς ηλεκτρολύτες σε δύο μισά στοιχεία, ενώ οι κυψέλες συγκέντρωσης έχουν τον ίδιο ηλεκτρολύτη είτε με την ίδια συγκέντρωση είτε με διαφορετικές συγκεντρώσεις.
Το παρακάτω infographic συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ γαλβανικής κυψέλης και κυψέλης συγκέντρωσης.
Σύνοψη – Γαλβανικό κύτταρο εναντίον κυψελών συγκέντρωσης
Το γαλβανικό στοιχείο είναι ένας τύπος ηλεκτροχημικού στοιχείου που χρησιμοποιεί αυθόρμητες αντιδράσεις οξειδοαναγωγής για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η κυψέλη συγκέντρωσης είναι ένας τύπος γαλβανικής κυψέλης στην οποία οι δύο μισές κυψέλες της κυψέλης έχουν παρόμοια σύνθεση. Επομένως, η βασική διαφορά μεταξύ γαλβανικής κυψέλης και κυψέλης συγκέντρωσης είναι ότι η γαλβανική κυψέλη μπορεί να έχει ή να μην έχει τα δύο μισά κύτταρα με την ίδια σύνθεση, ενώ η κυψέλη συγκέντρωσης έχει δύο μισά κύτταρα με την ίδια σύνθεση.
