En enkel elektrokemisk eller galvanisk cell som ett batteri använder en kemisk reaktion för att skapa en elektrisk ström . En cell av denna typ är uppdelad i två halvceller , var och en innehåller en reaktant i en lösning , som kallas elektrolyt. En vanlig typ av halv cell innehåller en kopparelektrod nedsänkt i en elektrolyt av löst kopparsulfat. Reaktion
Ingen reaktion kommer att ske i en kopparsulfathalv cell av sig själv. Tänk dock på att du anslutit en kabel från koppar elektrod till en zinkelektrod i en halv cell , tillade sedan en ” saltbrygga ” som tillät förflyttning av avgifter mellan de två elektrolyterna . Du skulle nu få en ström mellan de två halvceller eftersom en kemisk reaktion äger rum . Denna reaktion innefattar oxidationen (förlust av elektroner ) av zinken och reduktion (vinst av elektroner ) av koppar , även om de två halvorna av reaktionen äger rum i olika celler.
Potentials
Anta att du mätt spänningen mellan dina och kopparzinkhalvt celler med hjälp av en voltmeter . Förutsatt att löst ämne koncentrationen både är en molar och koppar och zink är rena , skulle du få ett värde nära 1,10 volt . Om du lägger kopparsulfathalvcelltillsammans med en halv cell som innehåller en silverelektrod och en silverklorid elektrolyt dock skulle du få en spänning på ca 0,12 (igen , förutsatt en molkoncentration i båda elektrolyter ) . Helt klart , spänningen är beroende av de två halvcellersom du väljer . Addera Standard Potentials
För att ge en jämförelsestandard , kemister använder så kallad ” standard potentialer ” mätt med hänvisning till en ” vanlig vätgaselektrod, ” eller SHE . Det finns inget särskilt särskilt om en SHE , per se ; det är bara en bekväm riktmärke ( andra halvan cell kunde ha fungerat som ett riktmärke i stället ) . Jämfört med en SHE , har en kopparsulfathalvcellen spänning på 0,34 volt , så det här är standard potential . För att få den standard potential , E & deg ;, av andra halvcelleni kombination med kopparsulfathalvcellanvänder du deras standardpotentialer. Standarden potential zinkhalvcell, till exempel, är -0,76 , så om du lägger till 0,76 och 0,34 , får du 1.10 . Standarden potential för en silverklorid halv cell , däremot, är 0,22 , så standarden potentialen för kombinationen av de två halv -celler är 0,12 .
Nernst ekvation
standard potentialer mäts standardatmosfärtryck med hjälp av elektrolyter med ett molkoncentration . Om koncentrationen av kopparsulfat är inte en molar dock kommer spänningen att vara annorlunda – och det är precis vad som kommer hända som batteriet tar slut . För att beräkna spänningen ges andra koncentrationer , kan du använda Nernst ekvation. Vid rumstemperatur är denna berömda ekvation enligt följande : E = E & grad; – ( 0,05917 /n ) log Q , där n är antalet elektroner som förändras händer under reaktionen och Q är reaktions kvoten. För någon reaktion ww + xX – & gt ; År + ZZ kan du approximera reaktions kvoten som ( [ Z ] ^ z [ Y ] ^ y ) /( [ X ] ^ x [ W] ^ w ) , där ett antal inom parentes anger koncentrationen . Observera dock att om en reaktant eller produkt är en ren fast eller en ren vätska , visas den inte i reaktionskvoten; du bara lämna det helt. Addera