תגובות אלקטרוכימיות חיוניות לתהליכים רבים בטכנולוגיה ובגוף האדם וכרוכות בהעברת אלקטרונים ממין כימי אחד למשנהו. תגובות אלה נקראות תגובות חיזור-חמצון או תגובות חמצון-חיזור.
כאשר מין מאבד אלקטרונים, הוא עובר חמצון, ואנו אומרים שהוא מחומצן. כאשר מין צובר אלקטרונים, הוא עבר חיזור, ואנו אומרים שהוא מצטמצם. בתא גלווני אלקטרוכימי, תגובות חמצון-חיזור מתרחשות באופן ספונטני, אשר מייצרות אנרגיה חשמלית. עם זאת, בתא אלקטרוליטי, אנרגיה חשמלית מוחלת, אשר גורם לתגובות חמצון-חיזור להתרחש.
תא אלקטרוליטי מורכב מתמיסת תגובה הנקראת אלקטרוליט, המכילה כל מין כימי מחומצן או מופחת וכן יונים הדרושים כדי לאפשר זרימת אלקטרונים. בתא האלקטרוליטי יש שתי אלקטרודות מתכת השקועות בתמיסה האלקטרוליטית. מעגל חיצוני מחבר בין שתי האלקטרודות, אשר משלים את המעגל ומאפשר לנו להפעיל מתח או זרם.
הזרם או המתח המופעל הוא מה שגורם לתגובה האלקטרוכימית להתרחש. חצי תגובת החמצון מתרחשת באנודה, וחצי תגובת החמצון מתרחשת בקתודה. כדי לעזור לכם להבדיל בין השניים, זכרו את הביטוי 'חתול אדום', שמשמעותו 'הפחתה בקתודה'.
אבל איך אנחנו קובעים איזו אלקטרודה היא? אנו יכולים להשתמש בפוטנציאל החיזור הסטנדרטי של אלקטרודות המתכת, שהוא מדד לנטייתה של המתכת לאבד אלקטרונים. ככל שפוטנציאל ההפחתה גבוה יותר, כך גדל הסיכוי שהמתכת תקטן.
נניח שאנו מניחים אלקטרודת כסף ואלקטרודת נחושת בתא אלקטרוליטי ומפעילים זרם. לאלקטרודת הכסף יש פוטנציאל הפחתה גבוה יותר, ולכן היא מופחתת ופועלת כקתודה. לאלקטרודת הנחושת פוטנציאל חיזור נמוך יותר, ולכן היא מחומצנת ופועלת כאנודה.
שימוש אחד בתאים אלקטרוליטיים הוא לביצוע ציפוי אלקטרוליטי, שהוא תגובה שבה מתכת אחת מחומצנת ולאחר מכן מופחתת על פני השטח של מתכת אחרת. מכיוון שהאנודה היא המתכת שמבצעת את הציפוי, בדוגמה שלנו של כסף ונחושת, אלקטרודת הכסף מצופה בשכבה דקה של נחושת.
במעבדה זו תרכיבו תא אלקטרוליטי ותבצעו את תהליך הציפוי החשמלי על ידי ציפוי מפתח פליז בנחושת.
At the end of this lab, students should know...
התגובה הבסיסית באלקטרוכימיה היא חמצון-חיזור, חיזור-חיזור, תגובה. הסוכן המחמצן מרוויח אלקטרונים בחצי תגובת החיזור ואילו הגורם המחזר מאבד אלקטרונים בחצי תגובת החמצון.
תא אלקטרוליטי מורכב מתא תגובה המכיל תמיסת אלקטרוליטים, שתי אלקטרודות ומעגל חיצוני המחובר למקור חשמל.
2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.