Siła elektromotoryczna

Kiedy elektrony przepływają przez drut lub jony przepływają przez roztwór, wytwarzają energię elektryczną. Ten przepływ elektronów, a dokładniej ładunek elektryczny, określa się jako prąd elektryczny. Ale co powoduje przepływ elektronów?

Rozważmy reakcję redoks między miedzią a. Kiedy elektroda cynkowa jest umieszczana w roztworze jonów miedzi, elektrony są przenoszone z jednej substancji na drugą.

, mający większą skłonność do utraty elektronów, utlenia się do jonów, podczas gdy jony miedzi są redukowane do stałej miedzi. W tej reakcji elektrony przepływają od do miedzi, ale ta reakcja nie wytwarza energii elektrycznej.

Teraz weź pod uwagę, że reagenty, i miedź, są fizycznie oddzielone i połączone za pomocą zewnętrznego przewodnika, takiego jak drut. Tendencja reagentów do pozyskiwania lub tracenia elektronów nadal się utrzymuje, powodując przepływ elektronów przez drut, który łączy dwie półreakcje.

Ten przepływ elektronów stanowi prąd elektryczny i może zasilać urządzenia elektryczne, takie jak żarówka.

Prąd elektryczny jest mierzony w amperach. Jeden amper jest równy przepływowi jednego kulomba ładunku elektrycznego na sekundę, co odpowiada 6,24 × 10¹⁸ elektronów na sekundę.

Przepływ prądu elektrycznego jest podobny do wody spływającej po wodospadzie. Woda jest napędzana przez różnicę grawitacyjnej energii potencjalnej, podczas gdy przepływ elektronów jest napędzany przez różnicę energii potencjału elektrycznego między reagentami.

Ta różnica w energii potencjału elektrycznego jest opisana terminami różnica potencjałów, siła elektromotoryczna lub potencjał ogniwa. Potencjał komórki jest miarą siły napędowej między dwoma reagentami i tendencji do przenoszenia elektronów.

Potencjał ogniwa dwóch izolowanych reagentów mierzy się woltomierzem, który jest odczytywany w napięciu ogniwa. Jeden wolt koreluje z jednym dżulem energii potencjalnej na jeden kulomb ładunku elektrycznego.

Wysoki potencjał ogniwa wskazuje na dużą siłę napędową i większą łatwość przenoszenia elektronów. Wreszcie, potencjał ogniwa lub siła elektromotoryczna zależy od charakteru reagentów, temperatury reakcji i stężenia jonów obecnych w reakcji.