76482 skanuj0011

miernik był podłączony za pomocą przewodów miedzianych, zbudowane ogniwo możemy zapisać:

Cs | Za | Zn” | Ca

Z opisanego przykłada wynika, że zawsze kiedy chcemy zmierzyć różnice potencjałów na granicy dwóch dowolnych faz (w naszym wypadku Zn I Zn”) musimy dołączyć do badanego układu nowe fazy. Fowoefcije to. że pomiar będzie zawsze obarczony błędem wynikającym z różnicy potencjałów wyśle* pojących na ich granicach.

[DWTI alt	W

7.6. Ogniwa Danielij

Zbudowany przez nas w doświadczeniu 7.1.b układ jest ogniwem składającym się z dwóch półogniw (elektrod) gdzie każdy z metali jest zanurzony do wodnego roztworu swoich jonów (rys. 7.6). Oba roztwory (obwód wewnętrzny ogniwa) są połączone rurka zawierającą KG z żelatyną, czyli tzw. kluczem elektrolitycznym. który zapobiega rn.in. mieszaniu się elektrolitów między sobą. Układ taki nosi na zwę ogniwa Danielim. Symbolu/ nic można go zapisać:

Zn | Zn” || Ca” | Cu

Dwie pionowe kreski oznaczają granicę między dworna roztworami albo klucz elektrolityczny.

Chcąc zmierzyć różnicę potencjałów pomiędzy dwoma metalicznymi fasami (Zn i Cu) lego ogniwa musimy podłączyć do niego miernik. Przy zastosowaniu przewodów miedzianych symboliczny zapis ogniwa Danie Ha będzie następujący:

Cu | Zn | Zn” || Cu” | Cu

Przewód miedziany dołączony do prawego półogniwa twony układ Cu | Cu. na granicy którego nie występuje granica potencjałów. Dlatego z prawej strony zapisu ogniwa wystarczy tylko jeden symbol Cu.

Różnicę potencjałów przewodów wykonanych z. tego samego materiału dołączonych do obu mctałkznych Cu ogniwa określamy Jako napięcie lego ogniwa.

W chwili zamknięcia zewnętrznego obwodu ogniwa, od jednej metalicznej fazy do drugiej zaczynają się przemieszczać dcklntay. Jednocześnie w roztworze następuje przepływ jonów, który jest procesem znacznie wolniej'

nym. To -nienadążanie" jonów w roztworze powoduje zachwianie równowagi w elektrycznych warstwach podwójnych obu półogniw. czyli wywołuje spadek napięcia ogniwa. Zatem najwyższą wartość ma napięcie w stanie równowagi, tzn. przy ogniwie nie pracującym. Podczas pracy (zasilanie np. żarówki lub silnika elektrycznego) napięcie spada. Spada ono nawet wtedy, kiedy mierzymy napięcie woltomierzem, gdyż przesunięcie wskazówki jest równoznaczne z wykonaniem pracy.

Różnicę potencjałów w stanie równowagi ogniwa, występującą pomiędzy przewodnikiem przyłączonym do prawego półogniwa a wykonanym z tego samego materiału przewodnikiem przyłączonym do półogniwa lewego, nazywamy s2ą elektromotoryczną ogniwa w skrócie SEM.

Wyjaśnić tu należy, że za lewe pólogniwo przyjmujemy to, w którym zachodzi proces utleniania (w naszym przykładzie Zn I Zn²*). W dużym uproszczeniu możemy powiedzieć, że silą elektromotoryczna jest to najwyższa wartość napięcia jaką może wytworzyć dane ogniwo.

W dalszych rozważaniach, tak jak to powszechnie stosuje się w elektrochemii, przy symbolicznym zapisie ogniwa będziemy pomijali symbole metali przewodów łączących, Jednak zawsze należy pamiętać, że silę elektromotoryczną rozumiemy jako różnicę potencjałów przewodów dołączonych do ogniwa.

SEM ogniwa Daniella wynosi około 1,1 V (oczywiście tylko w warunkach równowagi, kiedy ogniwo nie pracuje), a stężenia obu elektrolitów są równe 1 mol • dnf³. Zmiana stężenia pizynajmniej jednego z elektrolitów powoduje zmianę wartości SEM. Odwrotnie — mierząc SEM ogniwa można określić nieznane stężenie jednego z elektrolitów. Wiele różnych ogniw, tak jak i opisywane ogniwo Daniella, nic shiży i nawet się nie nadaje do zasilania latarek elektrycznych, czy powszechnie używanych urządzeń elektronicznych. Natomiast duże znaczenie praktyczne ma wyznaczanie ich siły elektromotorycznej pozwalające m.in. na określanie stężenia jonów w roztworach i stałych dysocjacji różnych elektrolitów. Z tej zasady wynika działanie wielu uparatów stosowanych w diagnostyce medycznej, laboratoriach chemicznych, biochemicznych, ochrony środowiska itp. Siła elektromotoryczna jest jednym z najważniejszych pojęć w elektrochemii.

Uogólnione spostrzeżenie Galyaniego i Vom. dotyczące powstawania ładunków elektrycznych na granicy dwóch faz, tłumaczy wiele zjawisk w przyrodzie. Między innymi wyjaśnia, dlaczego na powierzchni cząstek zolu (co rozważaliśmy przy charakterystyce stanu koloidalnego) występują jednoi-mierne ładunki.