Гальванические клетки и электролитические клетки
Существует два типа электрохимических ячеек: гальванические ячейки - со спонтанными окислительно-восстановительными процессами, которые обеспечивают непрерывный поток электронов через проводник, в результате чего химическая энергия преобразуется в электрическую; и электролитические, в которых на окислительно-восстановительные реакции влияет внешний источник тока, где электричество преобразуется в химическую энергию.
Что такое гальваническая ячейка?
Гальванические ячейки представляют собой системы, в которых химическая энергия преобразуется в электрическую и в результате генерируется ток. В гальванических ячейках возникает постоянный ток в результате окислительно-восстановительного процесса (окислительно-восстановительного) процесса. Гальванический элемент состоит из двух полуэлементов. Полуячейка состоит из электролита и погруженного в него электрода. Между этими полуэлементами должен быть предусмотрен контакт, соединяющий электролит с солевым мостиком или полупроводящей мембраной и соединяющий электрод с проводником. Разделение окислительно-восстановительного процесса объясняется поведением электродов по отношению к электролиту. Самый простой вариант заключается в том, что полуэлемент образован металлическим электродом, погруженным в электролит, содержащий ионы, соответствующие электроду. Поведение металлов в электролите зависит от реакционной способности металла, т. Е. Его склонности к растворению.
Что такое электролитическая ячейка?
Электрический ток через электрохимическую ячейку можно инициировать двумя способами. Первый заключается в подключении электродов с проводником к замкнутой электрической цепи. Закрывая электрическую цепь, можно спонтанно вызывать электродные реакции на обеих фазах металла / электролита. Кроме того, энергия тока выделяется за счет энергии спонтанной химической реакции. Ячейка, которая работает таким образом, называется гальванической ячейкой. Это было объяснено выше. Другой способ заключается в закрытии электрической цепи путем последовательного связывания внешнего источника тока в отличие от напряжения ячейки, где внешнее напряжение больше, чем электродвижущая сила ячейки. Он вращает ток в противоположном направлении от направления его спонтанного потока через ячейку. Из-за этого реакции электродов в ячейке должны быть противоположны направлению их спонтанного потока. Принудительные процессы в электрохимической ячейке под воздействием внешнего источника электрического тока называются электролизом, а электрохимическая ячейка в таком режиме работы называется электролитической ячейкой.
Разница между гальванической и электролитической ячейками
В гальванических клетках возникают спонтанные окислительно-восстановительные процессы, которые позволяют непрерывный поток электронов через проводник, в результате чего химическая энергия преобразуется в электрическую. В электролитической ячейке окислительно-восстановительные реакции протекают под воздействием внешнего источника, где электричество преобразуется в химическую энергию. Окислительно-восстановительные реакции не являются спонтанными.
Гальванические клетки генерируют электричество с помощью химических реакций. В электролитических ячейках электрический ток используется для развития химической реакции с использованием внешнего источника по пути.
Гальванические ячейки состоят из двух разных электродов, погруженных в растворы их ионов, которые разделены полупроницаемой мембраной или соляным мостиком. Электролитические ячейки состоят из электролитического контейнера, в котором два электрода соединены с источником постоянного тока. Электролит может представлять собой расплав или водный раствор некоторой соли, кислоты или щелочи.
В гальванических ячейках анод является отрицательным, а катод - положительным электродом. В электролитных клетках происходит обратное.
В случае гальванической ячейки реакция окисления происходит на аноде (отрицательном электроде), где наблюдается избыток отрицательного заряда. На катоде происходит реакция восстановления, вызывающая положительное нарастание заряда. В случае электролитической ячейки для инициирования реакции используется внешний источник. На отрицательном электроде электроны выталкиваются из него, поэтому фаза восстановления будет происходить на отрицательном электроде. На положительном электроде происходит фаза окисления - и это анод.
Гальванические ячейки используются в качестве источника электрического тока и чаще упоминаются как батареи или аккумуляторы. Электролитические ячейки имеют различные практические применения, некоторые из которых производят водород и кислородный газ для коммерческих и промышленных применений, гальванизацию, извлечение чистых металлов из сплавов и так далее.
Galvanic vs. Electrolytic Cell: сравнение в табличной форме
Резюме гальванической или электролитической ячейки
- Электрохимическая ячейка состоит из двух полуэлементов или электродов, контакт которых выполнен через электролит (ионный проводник). Полу-клетки, если они разделены, могут соединяться с помощью солевого мостика (концентрированный раствор электролитов в геле агар-агар). Гальваническая ячейка производит электрический ток, основанный на химическом изменении, которое происходит спонтанно в нем. Электролитическая ячейка выполняет точно противоположное: ток приводит к химическому изменению.Для того, чтобы ячейка была гальванической, в ней должно происходить спонтанное химическое изменение.
