Ηλεκτρολυτικά έναντι Γαλβανικών Κυψελών
Τα ηλεκτρολυτικά και τα γαλβανικά κύτταρα είναι δύο τύποι ηλεκτροχημικών στοιχείων. Τόσο στα ηλεκτρολυτικά όσο και στα γαλβανικά κύτταρα λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής. Σε ένα στοιχείο, υπάρχουν δύο ηλεκτρόδια που ονομάζονται άνοδος και κάθοδος. Η αντίδραση οξείδωσης λαμβάνει χώρα στην άνοδο και η αντίδραση αναγωγής στην κάθοδο. Τα ηλεκτρόδια βυθίζονται σε ξεχωριστά διαλύματα ηλεκτρολυτών. Κανονικά, αυτά τα διαλύματα είναι ιοντικά διαλύματα που σχετίζονται με τον τύπο του ηλεκτροδίου. Για παράδειγμα, τα ηλεκτρόδια χαλκού βυθίζονται σε διαλύματα θειικού χαλκού και τα ηλεκτρόδια αργύρου βυθίζονται σε διάλυμα χλωριούχου αργύρου. Αυτές οι λύσεις είναι διαφορετικές. Ως εκ τούτου, πρέπει να διαχωριστούν. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος διαχωρισμού τους είναι μια γέφυρα αλατιού.
Τι είναι ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο;
Αυτό είναι ένα στοιχείο που χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα για να σπάσει χημικές ενώσεις, ή με άλλα λόγια, να κάνει μια ηλεκτρόλυση. Έτσι τα ηλεκτρολυτικά στοιχεία χρειάζονται μια εξωτερική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για τη λειτουργία τους. Για παράδειγμα, αν πάρουμε το χαλκό και το ασήμι ως τα δύο ηλεκτρόδια στο στοιχείο, το ασήμι συνδέεται με τον θετικό ακροδέκτη μιας εξωτερικής πηγής ενέργειας (μια μπαταρία). Ο χαλκός συνδέεται στον αρνητικό ακροδέκτη. Δεδομένου ότι το αρνητικό τερματικό είναι πλούσιο σε ηλεκτρόνια, τα ηλεκτρόνια ρέουν από το τερματικό στο χάλκινο ηλεκτρόδιο. Έτσι ο χαλκός μειώνεται. Στο ηλεκτρόδιο αργύρου, λαμβάνει χώρα μια αντίδραση οξείδωσης και τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια δίνονται στον θετικό ακροδέκτη με έλλειψη ηλεκτρονίων της μπαταρίας. Ακολουθεί η συνολική αντίδραση που λαμβάνει χώρα σε ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο που έχει ηλεκτρόδια χαλκού και αργύρου.
2Ag(s) + Cu2+(aq)⇌ 2 Ag+(υδ.) + Cu(s)
Τι είναι ένα γαλβανικό στοιχείο;
Γαλβανικά ή βολταϊκά στοιχεία αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια. Οι μπαταρίες κατασκευάζονται από σειρά γαλβανικών στοιχείων για την παραγωγή υψηλότερης τάσης. Οι αντιδράσεις στα δύο ηλεκτρόδια στα γαλβανικά κύτταρα τείνουν να προχωρούν αυθόρμητα. Όταν γίνονται οι αντιδράσεις, υπάρχει ροή ηλεκτρονίων από την άνοδο προς την κάθοδο μέσω ενός εξωτερικού αγωγού. Για παράδειγμα, εάν τα δύο ηλεκτρόδια είναι ασήμι και χαλκό σε ένα γαλβανικό στοιχείο, το ηλεκτρόδιο αργύρου είναι θετικό σε σχέση με το ηλεκτρόδιο χαλκού. Το ηλεκτρόδιο χαλκού είναι η άνοδος και υφίσταται αντίδραση οξείδωσης και απελευθέρωση ηλεκτρονίων. Αυτά τα ηλεκτρόνια πηγαίνουν στην κάθοδο αργύρου μέσω του εξωτερικού κυκλώματος. Ως εκ τούτου, η κάθοδος αργύρου υφίσταται αντίδραση αναγωγής. Μια διαφορά δυναμικού δημιουργείται μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων που επιτρέπουν τη ροή ηλεκτρονίων. Ακολουθεί η αυθόρμητη κυτταρική αντίδραση του παραπάνω Γαλβανικού κυττάρου.
2 Ag+(aq)+ Cu(s)⇌ 2Ag(s) + Cu2+(υδ.)
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Ηλεκτρολυτικού στοιχείου και Γαλβανικού στοιχείου;
• Τα ηλεκτρολυτικά στοιχεία χρειάζονται εξωτερική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για τη λειτουργία τους, αλλά τα γαλβανικά στοιχεία λειτουργούν αυθόρμητα και εκπέμπουν ηλεκτρικό ρεύμα.
• Σε ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο, η κατεύθυνση του ρεύματος είναι αντίθετη από αυτή στα γαλβανικά στοιχεία.
• Οι αντιδράσεις στα ηλεκτρόδια αντιστρέφονται και στους δύο τύπους κυττάρων. Δηλαδή σε ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο το ηλεκτρόδιο αργύρου είναι η άνοδος και το ηλεκτρόδιο χαλκού είναι η κάθοδος. Ωστόσο, στα γαλβανικά κύτταρα, το ηλεκτρόδιο χαλκού είναι η άνοδος και το ηλεκτρόδιο αργύρου είναι η κάθοδος.
• Σε ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο, η κάθοδος είναι θετική και η άνοδος είναι αρνητική. Σε ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο, η κάθοδος είναι αρνητική και η άνοδος θετική.
• Για τη λειτουργία ηλεκτρολυτικών στοιχείων, απαιτείται υψηλότερη τάση από τα γαλβανικά στοιχεία.
