SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA

W LABORATORIUM CHEMII FIZYCZNEJ

Wydział: Chemii Spożywczej i Biotechnologii

Semestr IV

Tomasz Florczak

Ćwiczenie nr

Temat:

Ogniwo galwaniczne- źródło energii elektr., w którym energia ta powstaje w wyniku reakcji elektrochem.; składa się z 2 półogniw (elektrod) połączonych bezpośrednio roztworem elektrolitu lub rozdzielonych półprzepuszczalną błoną. Budowę ogniwa galwanicznego można przedstawić w postaci schematu:

M₁ | ^{| M}₂;

linia ciągła oznacza granicę faz elektroda (M₁lub M₂)-roztwór (zawierający jony lub), linia przerywana — granicę zetknięcia 2 roztworów o różnym składzie. Na elektrodach przebiegają odpowiednio reakcje: utleniania M₁ = + ze (na elektrodzie zw. anodą) oraz redukcji + se = M₂ (na elektrodzie zw. katodą), w wyniku których elektrody uzyskują potencjał elektrostatyczny. Różnica potencjałów między elektrodami w stanie równowagi układu jest zw. siłą elektromotoryczną (SEM) ogniwa. Po połączeniu elektrod przewodem zewn. popłynie w nim prąd elektr. od katody do anody. Źródłem energii elektr. wytwarzanej w ogniwie galwanicznym może być reakcja chem. będąca sumaryczną reakcją obu reakcji elektzw. ogniwach stężeniowych (ciśnieniowych), praca wyrównania różnicy stężeń reagentów (lub ciśnień). SEM ogniwa galwanicznego, wynoszącą zwykle 1-2 V, można sumować łącząc szeregowo zespół ogniw w baterie. Przemiana energii chem. w energię elektr. zachodzi w ogniwie galwanicznym z b. dużą wydajnością.

Równanie Nernsta ogniw galwanicznych:

aA+bB=cC+dD

Ogniwie galwaniczne, w których reakcje chem. przebiegają w sposób nieodwracalny, noszą nazwę ogniw pierwotnych, te zaś, w których procesy elektrodowe biegną w sposób odwracalny, tzn. możliwa jest regeneracja materiału elektrod i elektrolitu przez odwrócenie kierunku reakcji w wyniku przepuszczania przez układ prądu stałego z zewn. źródła, określa sie nazwą: ogniwa wtórne (ogniwa odwracalne, akumulatory). Cykl ładowanie-rozładowanie w ogniwach wtórnych może być powtarzany wielkorotnie (nawet kilka tysięcy razy). Pierwsze ogniwo, tzw. stos Volty, skonstruował 1800 A. Volta. Ważne znaczenie hist. mają (obecnie nie stosowane): ogniwo Daniella (wynalezione 1835 przez ang. chemika J.E. Daniella), ogniwo Bunsena oraz ogniwo (normalne) Clarka (wynalezione 1874 przez ang. elektrotechnika J.L. Clarka; używane dawniej jako wzorzec SEM). Obecnie wykorzystuje się wiele typów ogniw, m.in.ogniwo Leclanchégo oraz — mające w porównaniu z nim korzystniejsze właściwości (większą trwałość, szerszy zakres temperatury pracy) — ogniwa alkaliczne, np. ogniwo rtęciowe; jednym z najnowocześniejszych spośród ogniw pierwotnych jest ogniwo litowe; do najczęściej stosowanych w przenośnych urządzeniach elektron. ogniw wtórnych należą: ogniwo niklowo-kadmowe, a w technice motoryzacyjnej i jako awaryjne źródło prądu — akumulator kwasowy (ołowiowy); do celów specjalnych (np. w okrętach podwodnych, statkach kosm.) stosuje się ogniwo paliwowe. Zob. też elektroda (1), akumulator.

W wyniku reakcji zachodzących na elektrodach, których suma daje reakcję ogniwa, na biegunach ogniwa pojawi się różnica potencjałów, czyli SEM ogniwa.

Standardowy potencjał elektrod jest to SEM ogniwa zbudowanego ze standardowej elektrody wodorowej oraz elektrody badanej.

---