18.7: Komórki koncentracyjne

Ogniwo koncentracyjne to rodzaj ogniwa galwanicznego zbudowanego z połączenia dwóch prawie identycznych półogniw, opartych na tej samej półreakcji i wykorzystujących tę samą elektrodę, różniących się jedynie stężeniem jednego gatunku redoks. Potencjał komórki koncentracji jest zatem określany tylko przez różnicę stężeń poszczególnych gatunków redoks.

Rozważmy następujące ogniwo galwaniczne:

Na podstawie podanych informacji potencjał komórkowy tej komórki koncentracji można obliczyć za pomocą równania Nernsta:

Podstawiając do równania Nernsta,

Dodatnia wartość potencjału komórkowego wskazuje, że ogólna reakcja komórki jest spontaniczna. Ta spontaniczna reakcja zachodzi, gdy stężenie jonów w katodzie spada (przez redukcję do pierwiastkowego), podczas gdy stężenie jonów w anodzie wzrasta (przez utlenianie anody cynkowej do jonów). Większa siła napędowa do redukcji występuje w katodzie, gdzie stężenie jonów Zn²⁺ jest większe (_katoda E > _anoda E).

pH-metry w laboratorium, kanały jonowe w błonach komórek nerwowych i komórki mięśnia sercowego w ludzkim ciele działają na zasadzie koncentracji komórek.

Ten tekst jest zaadaptowany z Openstax,Chemia 2e,Rozdział 17.4: Potencjał, Energia swobodna i równowaga.