71774

^r0~}_l

©

Przedstawiony schematycznie miernik elektryczny (amperomierz) wskazuje przepływ prądu. Blaszka cynkowa staje się biegunem ujemnym, a miedziowa dodauiim. Ponadto, na blaszce miedziowej pojawiają się pęcherzyki gazowego wodoru, kosztem znacznego ograniczenia ilości gazu wydzielającego się na powierzchni blaszki cynkowej. Co zatem zmieniło się w układzie po połączeniu blaszek przewodnikiem?

Otóż, różnica energii elektronów w obu blaszkach, stykających się z roztworem elektrolitu, powoduje, że elektrony przepływają od blaszki cynkowej do miedzianej, na powierzchni której zobojętniają jony wodorowe. Zatem reakcja zachodząca w roztworze nie ulega zmianie - przynajmniej w zapisie sumarycznym. Jednak procesy połówkowe - utlenianie atomów cynku (oddawanie elektronów) i redukcja jonów wodorowych (przyjmowanie elektronów) - zachodzą w różnych miejscach (czerwona strzałka obrazuje przeniesienie elektronów przez zewnętrzny obwód):

Zn+2H⁺->Zn²⁺+H₂ Zn + H₂S0₄ -> ZnS0₄ 4 H₂ T

sumarycznie Zn+2H⁺ —*Zn²⁺

w zapisie „cząsteczkowym” Zn + H^S04 —>

Dzięki różnicy potencjałów, powstającej pomiędzy płytkami zanurzonymi w roztworze, elektrony przepływają od blaszki cynkowej - elektrody ujemnej, do blaszki miedzianej - elektrody dodamiej. Zgodnie z nazewnictwem, wywodzącym się od XLX wiecznego uczonego brytyjskiego. Michaela Faradaya, elektrodę, na której zachodzi utlenianie (ujemną), nazywa się anodą, a elektrodę, na której zachodzi redukcja (dodatnią) - katodą’. Jest to więc oznaczenie biegunowości przeciwne, do spotykanego np. w elektronice, czy w procesach elektrolizy. Część układu, zawierającą płytkę metalową i jej najbliższe otoczenie nazywa się półogniwem lub, po prostu, elektrodą.

Klasycznym przykładem jest ogniwo Daniella, skonstruowane w roku 1835. Obszary obu elektrod są oddzielone - znajdują się w odrębnych naczyniach lub w naczyniu przedzielonym na dwie części przegrodą półprzepuszczalną. W każdym naczyniu, w równowadze znajdują się tylko substrat i produkt jednej reakcji połówkowej. Na przykład, blaszka cynkowa zanurzona jest w roztworze jonów Zn²', np. Z11SO4, a blaszka miedziana - w roztworze jonów Cu²*, np. CuSOi. Roztwory są połączone poprzez tzw. klucz elektrolityczny (choć bardziej współcześnie powinno się chyba mówić "zworka”). Jest to rurka szklana, w kształcie odwróconej litery "U" (jak mówią chemicy, "odwrócona U-rurka"), wypełniona nasyconym roztworem chlorku potasu lub azotanu amonu, zamknięta na końcach spiekiem szklanym (coś w rodzaju sztucznego pumeksu) lub, po prostu, ciasno zwiniętą bibułą. W "szybkich" pokazach, rolę klucza może spełniać nawet zwykły pasek bibuły, zwilżony odpowiednim roztworem. Klucz elektrolityczny łączy oba roztwory półogniw, umożliwiając dyfuzję jonów, a zapobiegając mieszaniu się tych roztworów. Dzięki temu obwód elektryczny, po połączeniu elektrod zewnętrznym przewodnikiem, jest zamknięty również wewnątrz ogniwa: