Электродвижущая сила

Когда электроны проходят через провод или ионы проходят через раствор, они генерируют электричество. Этот поток электронов или, точнее, электрический заряд, определяется как электрический ток. Но что заставляет электроны течь?

Рассмотрим окислительно-восстановительную реакцию между медью и цинком. Когда цинковый электрод помещается в раствор ионов меди, электроны переносятся от одного вещества к другому. Цинк, имеющий большую тенденцию к потере электронов, окисляется до ионов цинка, а ионы меди восстанавливаются до твердой меди.

В этой реакции электроны перетекают от цинка к меди, но в этой реакции не производится электричество. Теперь представьте, что исходные вещества, цинк и медь, физически разделены и соединены через внешний проводник, например, провод. Тенденция исходных веществ к получению или потере электронов все еще сохраняется, заставляя электроны течь через провод, который соединяет две полуреакции.

Этот поток электронов представляет собой электрический ток и может питать электрические приборы, такие как лампочка. Электрический ток измеряется в амперах. Один ампер равен переносу электрического заряда в один кулон в секунду, что соответствует 6, 24 10¹⁸ электронов в секунду.

Электрический ток похож на воду, стекающую водопадом. Вода движется благодаря разнице в гравитационной потенциальной энергии, в то время как поток электронов движется благодаря разнице в электрической потенциальной энергии между исходными веществами. Эта разница в электрической потенциальной энергии описывается в терминах разности потенциалов, электродвижущей силы или потенциала ячейки.

Потенциал ячейки является величиной движущей силы между двумя исходными веществами и тенденции к переносу электронов. Потенциал ячейки двух изолированных исходных веществ измеряется вольтметром, который считывает напряжение ячейки. Один вольт соответствует одному джоулю потенциальной энергии на один кулон электрического заряда.

Высокий потенциал ячейки указывает на большую движущую силу и большую легкость переноса электронов. Наконец, потенциал ячейки или электродвижущая сила зависит от природы исходных веществ, температуры реакции и концентрации ионов, участвующих в реакции.