Para dibujar un diagrama de una celda galvánica, es necesario comprender el principio de su acción, las características estructurales.
Los consumidores rara vez prestan atención a las baterías y las baterías, mientras que estas fuentes de energía son las más demandadas.
Fuentes de corriente química
¿Qué es una celda galvánica? Su circuito se basa en un electrolito. El dispositivo incluye un pequeño recipiente donde se encuentra el electrolito adsorbido por el material separador. Además, el esquema de dos celdas galvánicas supone la presencia de un cátodo y un ánodo. ¿Cuál es el nombre de tal celda galvánica? El esquema que une dos metales sugiere una reacción redox.
La celda galvánica más sencilla
Implica la presencia de dos placas o varillas hechas de diferentes metales, que están sumergidas en una solución de electrolito fuerte. Durante el funcionamiento de esta celda galvánica, se lleva a cabo un proceso de oxidación del ánodo, asociado al retorno de electrones.
En el cátodo - recuperación, acompañada deaceptación de partículas negativas. Hay una transferencia de electrones a través del circuito externo al oxidante desde el agente reductor.
Un ejemplo de celda galvánica
Para hacer circuitos electrónicos de celdas galvánicas, es necesario conocer el valor de su potencial de electrodo estándar. Analicemos una variante de una celda galvánica de cobre-zinc que opera en base a la energía liberada durante la interacción del sulfato de cobre con el zinc.
Esta celda galvánica, cuyo esquema se dará a continuación, se llama celda de Jacobi-Daniel. Incluye una placa de cobre, que se sumerge en una solución de sulfato de cobre (electrodo de cobre), y también consta de una placa de zinc, que se encuentra en una solución de su sulfato (electrodo de zinc). Las soluciones están en contacto entre sí, pero para evitar que se mezclen, el elemento utiliza un tabique de material poroso.
Principio de funcionamiento
¿Cómo funciona una celda galvánica cuyo circuito es Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Durante su funcionamiento, cuando el circuito eléctrico está cerrado, se produce el proceso de oxidación del zinc metálico.
En su superficie de contacto con una solución salina se observa la transformación de los átomos en cationes Zn2+. El proceso va acompañado de la liberación de electrones "libres", que se mueven a lo largo del circuito externo.
La reacción que tiene lugar en el electrodo de zinc se puede representar de la siguiente manera:
Zn=Zn2+ + 2e-
Recuperacióncationes metálicos se lleva a cabo en un electrodo de cobre. Las partículas negativas que ingresan aquí desde el electrodo de zinc se combinan con los cationes de cobre, depositándolos en forma de metal. Este proceso es el siguiente:
Cu2+ + 2e-=Cu
Si sumamos las dos reacciones discutidas anteriormente, obtenemos una ecuación total que describe el funcionamiento de una celda galvánica de zinc-cobre.
El electrodo de zinc actúa como ánodo, el cobre sirve como cátodo. Las pilas y baterías galvánicas modernas requieren el uso de una solución electrolítica única, lo que amplía el alcance de su aplicación y hace que su funcionamiento sea más cómodo y conveniente.
Variedades de celdas galvánicas
Los más comunes son los elementos de zinc-carbono. Utilizan un colector de corriente pasivo de carbón en contacto con el ánodo, que es óxido de manganeso (4). El electrolito es cloruro de amonio, aplicado en forma de pasta.
No se propaga, por lo que la propia celda galvánica se llama seca. Su característica es la capacidad de "recuperarse" durante la operación, lo que tiene un efecto positivo en la duración de su período operativo. Tales celdas galvánicas tienen un bajo costo, pero baja potencia. Cuando baja la temperatura, reducen su eficiencia, y cuando sube, el electrolito se seca gradualmente.
Los elementos alcalinos implican el uso de una solución alcalina, por lo que tienen bastanteaplicaciones.
En las pilas de litio, un metal activo actúa como ánodo, lo que tiene un efecto positivo en la vida útil. El litio tiene un potencial de electrodo negativo, por lo tanto, con pequeñas dimensiones, dichos elementos tienen un voltaje nominal máximo. Entre las desventajas de tales sistemas está el alto precio. Abrir fuentes de energía de litio es explosivo.
Conclusión
El principio de funcionamiento de cualquier celda galvánica se basa en procesos redox que ocurren en el cátodo y el ánodo. Dependiendo del metal utilizado, la solución electrolítica seleccionada, la vida útil del elemento cambia, así como el valor de la tensión nominal. Actualmente, se demandan celdas galvánicas de litio y cadmio, que tienen una vida útil bastante larga.
