תגובה אלקטרוכימית היא תהליך שבו אלקטרונים מועברים בין שני חומרים, כאשר אחד מאבד אלקטרונים והשני זוכה בהם. כאשר חומר מאבד אלקטרונים, אנו אומרים שהוא עבר חמצון או שהוא עבר חמצון. כאשר הוא צובר אלקטרונים, אנו אומרים שהוא עבר הפחתה או הצטמצם. כדי לעזור לכם להבחין בין השניים, זכרו את הביטוי 'אסדת נפט', שמשמעותו חמצון הוא הפסד, הפחתה היא רווח. כמה תגובות אלקטרוכימיות מתרחשות באופן ספונטני, אשר אנו יכולים לחקור בתא גלווני.
התא הגלווני מורכב מארבעה חלקים עיקריים. ראשית, ישנן שתי אלקטרודות מתכת, שכל אחת מהן שקועה בתמיסת אלקטרוליטים אחרת. התמיסות מורכבות מהיונים הדרושים לתגובות החצי, תגובת החמצון או ההפחתה, המתרחשות בכל אלקטרודה. התמיסות מחוברות באמצעות גשר מלח, המאפשר זרימת יונים ושומר על ניטרליות המטען של התמיסות. האלקטרודות מחוברות באמצעות מעגל חיצוני, דרכו עוברים האלקטרונים במהלך התגובה.
האנודה היא האלקטרודה שמוותרת על אלקטרונים בתגובה או מחומצנת. הקתודה היא האלקטרודה שצוברת אלקטרונים ומצטמצמת. כדי לעזור לכם להבחין בין שתי התוויות הללו, זכרו את הביטוי 'חתול אדום', מכיוון שהפחתה מתרחשת בקתודה.
אז איך נדע איזו מתכת פועלת כאנודה ואיזו פועלת כקתודה? אנו יכולים להשתמש בפוטנציאל האלקטרודות הסטנדרטי של המתכת, שהוא מדד לנטייתה של המתכת לאבד אלקטרונים. פוטנציאל אלקטרודה שלילי יותר פירושו שלמתכת יש נטייה גבוהה יותר לאבד אלקטרונים. אלקטרונים תמיד זורמים מהמתכת עם הפוטנציאל הסטנדרטי הנמוך יותר למתכת עם הפוטנציאל הסטנדרטי הגדול יותר.
בתא גלווני, אלקטרונים זורמים מהאנודה אל הקתודה, ולכן האנודה היא המתכת בעלת פוטנציאל התקן הנמוך יותר, והקתודה היא המתכת בעלת פוטנציאל התקן הגבוה יותר. כאשר האלקטרונים נעים בין שתי האלקטרודות, נמדד פוטנציאל חשמלי. גודל המתח המופק שווה לפוטנציאל הסטנדרטי של הקתודה פחות הפוטנציאל הסטנדרטי של האנודה.
לכן, אם משתמשים בשתי מתכות בעלות פוטנציאל אלקטרודה סטנדרטי דומה בתא הגלווני, כמו עופרת ובדיל, למשל, גודל המתח שיופק יהיה נמוך. אם למתכות יש פוטנציאלים סטנדרטיים שונים, כמו כסף ומגנזיום, המתח שיופק יהיה גבוה.
במעבדה זו תבנו תא גלווני באמצעות שתי אלקטרודות מתכת ותמדדו את הפוטנציאל המיוצר כאשר מתרחשות תגובות החמצון והחיזור. לאחר מכן תזהה אלקטרודות מתכת לא ידועות באמצעות פוטנציאלים סטנדרטיים ידועים ותקבע את גודל המתח המיוצר.
At the end of this lab, students should know...
אלקטרוכימיה היא ענף בכימיה החוקר את הקשר בין תגובה כימית לאנרגיה חשמלית.
תא אלקטרוכימי מורכב מתא תגובה (או תאים) המכילים תמיסות אלקטרוליטים, גשר מלח ושתי אלקטרודות מוליכות (אנודה וקתודה) המחוברות חשמלית.
תגובת חמצון-חיזור, או תגובת חמצון-חיז...
2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.