CELULE ELECTROCHIMICE

CELULE ELECTROCHIMICE

O celula electrochimica este un dispozitiv in care energia chimica este transofrmata in energie electrica.

Bateriile din aparatele electronice portabile, din lanterne, bateriile de ceas sau de calculator, acumulatorul de masina sunt exemple de celule electrochimice. Aceste celule se mai numesc si elemente galvanice sau volaice, dupa numele fizicienilor Luigi Galvani (1737 - 1789), respectiv, Alessandro Volta (1745 - 1827). Ei au inventat celulele electrochimice in urma unor 444e41e experimente prin care incercau sa elucideze unele aspecte ale fiziologiei animale.

Se observa ca sistemul este format dintr-un ansamblu de placi asezate una peste alta. Aceasta a fost denumita pila, de la cuvantul din limba franceza, pille care inseamna teanc. O pila este formata din mai multe celule electrochimice.

Pila lui Daniell

O celula electrochimica in care are loc reactia de oxidare a zincului metalic cu ionii de Cu²⁺ dintr-o solutie de sulfat de cupru a fost realizata pentru prima data de John Frederic Daniell (1790 - 1845); ea ilustreeaza alcatuirea si functionarea oricarei celule electrochimice

ACTIVITATE EXPERIMENTALA

In paharul 2, atomii de zinc cedeaza electroni, transformandu-se in ioni Zn²⁺. Prin aceasta reactide de oxidare, placuta (bara) de zinc se consuma. Electronii cedati parcurg circuitul exeterior (acul voltmetrului se misca, indicand acest fenomen), ajung in paharul 1 si sunt acceptati de ionii de Cu²⁺, care se readuc la cupru metalic. Acesta se depune pe placuta (bara) de cupru, masa crescand vizibil, iar solutia din pahar se decoloreaza. In urma reactiei de oxidare, in paharul 2 solutia are un surplus de ioni Zn²⁺ si in urma reactiei de reducere, solutia din paharul 1 are un deficit de ioni Cu²⁺.

Ionii Cl si K⁺ se vor deplasa spre capetele tubului in forma de U si vor trece in solutiile din paharele 2 si respectiv 1 pentru a asigura neutralitatea electrica a celor doua solutii (fig. 3.20).

Paharul care contine placuta (bara) de metal si solutia unei sari a cationului metalic respectiv formeaza un ansamblu care se numeste semicelula.

Specia chimica din cuplul redox studiat care este sub forma de metal are si rol de conductor metalic. El se numeste electrod. Cand electrozii din cele doua semicelule sunt legati printr-un fir electric, electronii rezultati din reactia de oxidare a zincului din semicelula 2 ajung, prin circuitul exterior, in semicelula 1, unde sunt acceptati de ionii de Cu²⁺, care se reduc. Electronii care se deplaseaza prin circuitul exterior constituie un curent electric si astfel celula electrochimica este folosita ca sursa de electricitate.

Tubul in forma de U se numeste punte de sare, deoarece face legatura intre cele doua semicelule si este umplut cu o solutie saturata de sare. Rolul puntii de sare este de a asigura transportul curentului electric prin intermediul speciilor ionice, precum si neutralitatea electrica a solutiilor din cele doua semicelule. In pilele comerciale, tubul in forma de U este inlocuit cu un perete poros, impregnat cu o solutie saturata de sare.

Electrodul la care are loc procesul de oxidare se numeste anod.

Prin conventie, pentru o celula electrochimica, semnul catodului este +. In general, un catod este confectionat dintr-un metal inert ( platina, aur) imersat in solutia cuplului redox studiat sau chiar metalul cuplului redox studiat.

Electrodul la care are loc procesul de reducere se nuimeste catod.

Prin conventie, pentru o celula electrochimica, semnul catodului este+. In general, un catod este confectionat dintr-un metal inert(platina, aur) imersat in solutia cuplului redox studiat sau chiar din metalul cuplului redox studiat.

In exemplul discutat, in fiecare semicelula au loc semireactiile:

• La anod (-): Zn↔Zn²⁺ +2e^-
• La catod (+): Cu²⁺ +2e^-↔Cu

• Reactia globala: Zn + Cu²⁺ ↔Zn²⁺+Cu