18.3
Spontaniczna reakcja redoks generuje energię elektryczną, która może zasilać urządzenia elektryczne. Ale jak to działa?
Rozważmy reakcję redoks między miedzią a roztworem azotanu srebra. Po umieszczeniu w jednym naczyniu miedź jest utleniana do jonów miedziawych, podczas gdy jony srebra są redukowane do osadu srebra. Tutaj przenoszenie elektronów jest bezpośrednie i nie generuje prądu elektrycznego.
Jednak gdy te półreakcje są fizycznie oddzielone i połączone za pomocą obwodu zewnętrznego, obserwuje się prąd elektryczny. Ten układ nazywa się ogniwem elektrochemicznym, dalej definiowanym jako ogniwo galwaniczne lub galwaniczne dla spontanicznej reakcji redoks.
Ogniwo galwaniczne składa się z dwóch półogniw zawierających mieszaniny reakcyjne półogniw stałej elektrody metalowej w odpowiadającym jej roztworze elektrolitu. Tutaj jest to miedź w wodnym roztworze azotanu miedzi i srebro w wodnym roztworze azotanu srebra.
Oddzielone reagenty mają potencjał komórkowy, ale bez zewnętrznego połączenia nie zachodzi reakcja ani przepływ elektronów. Po zewnętrznym połączeniu elektrony są zmuszane do pośredniego przepływu przez obwód zewnętrzny, umożliwiając zajście reakcji na odpowiednich elektrodach.
Zgodnie z konwencją utlenianie zachodzi na anodzie o ładunku ujemnym, a redukcja na katodzie o ładunku dodatnim.
Gdy następuje przenoszenie elektronów, w półogniwie utleniającym powstają jony dodatnie, a w półogniwie redukcyjnym jony ujemne. Powoduje to nagromadzenie ładunku dodatniego i ujemnego, który uniemożliwia dalszy przepływ elektronów i musi być stale neutralizowany, aby reakcja postępowała.
W ten sposób dwie półkomórki są połączone mostkiem solnym: odwróconą rurką w kształcie litery U zawierającą pastę lub żel obojętnego elektrolitu, takiego jak azotan sodu. W miarę postępu reakcji redoks przeciwjony przepływają do odpowiednich półogniw, aby zapewnić neutralność ładunku bez mieszania elektrolitów.
Specjalne notacje lub schematy ogniw są używane do opisania ogniwa galwanicznego.
Utlenianie jest reprezentowane po lewej stronie, a redukcja po prawej. Podwójna pionowa linia oznacza mostek solny łączący dwie półkomórki, podczas gdy pojedyncze pionowe linie wskazują interfejsy między fazami składowymi.
Jeśli w tej samej fazie znajdują się dwa lub więcej składników, są one oddzielane przecinkami.
Spontaniczne reakcje chemiczne
Spontaniczne reakcje redoks występują obficie w przyrodzie. Jednym z przykładów spontanicznej reakcji redoks jest reakc…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.