Ogniwo galwaniczne i SEM

1.Ogniwo galwaniczne

Układ, w którym energia reakcji chemicznej samorzutnej jest zamieniana na energię elektryczną. Składa się z dwóch półogniw połączonych przewodnikiem elektronowym oraz zwykle kluczem elektrolitycznym, który umożliwia przepływ jonów.

2.Półogniwo

Część ogniwa galwanicznego złożona z elektrody i kontaktującego się z nią roztworu elektrolitu. W półogniwie zachodzi jedna z reakcji połówkowych: utlenianie albo redukcja.

3.Anoda

Elektroda, na której zachodzi utlenianie. W ogniwie galwanicznym anoda jest biegunem ujemnym, bo to z niej elektrony odpływają do obwodu zewnętrznego.

4.Katoda

Elektroda, na której zachodzi redukcja. W ogniwie galwanicznym katoda jest biegunem dodatnim, ponieważ dopływają do niej elektrony z obwodu zewnętrznego.

5.Utlenianie

Proces oddawania elektronów przez atom, jon lub cząsteczkę. W ogniwie galwanicznym zachodzi na anodzie i zwiększa stopień utlenienia reagującego składnika.

6.Redukcja

Proces przyjmowania elektronów przez atom, jon lub cząsteczkę. W ogniwie galwanicznym zachodzi na katodzie i obniża stopień utlenienia reagującego składnika.

7.Elektroda

Przewodnik, najczęściej metal lub grafit, przez który elektrony są przekazywane między obwodem zewnętrznym a układem reakcyjnym w półogniwie.

8.Klucz elektrolityczny

Połączenie między półogniwami, zwykle wypełnione elektrolitem, które zamyka obwód jonowy. Umożliwia przepływ jonów i zapobiega szybkiemu mieszaniu się roztworów.

9.Szereg elektrochemiczny

Zestawienie półogniw uporządkowanych według wartości standardowych potencjałów elektrodowych. Pozwala przewidzieć, który układ łatwiej ulega redukcji, a który utlenieniu.

10.Potencjał standardowy

Wartość potencjału elektrody mierzona w warunkach standardowych względem standardowej elektrody wodorowej. Im większy potencjał standardowy, tym większa skłonność układu do redukcji.

11.SEM ogniwa

Siła elektromotoryczna ogniwa to różnica potencjałów między katodą a anodą w warunkach standardowych. Określa maksymalne napięcie ogniwa i dla ogniwa samorzutnego ma wartość dodatnią.

12.Wzór na SEM

Dla warunków standardowych: $E^\circ_{ogniwa}=E^\circ_{katody}-E^\circ_{anody}$. Do katody wybiera się półogniwo o większym potencjale standardowym, bo tam zachodzi redukcja.

13.Ogniwo Daniella

Klasyczne ogniwo zbudowane z półogniw cynkowego i miedziowego: $\mathrm{Zn|Zn^{2+}||Cu^{2+}|Cu}$. Cynk jest anodą, miedź katodą, a elektrony płyną od cynku do miedzi.

14.Zapis schematyczny ogniwa

Umowny zapis budowy ogniwa, np. $\mathrm{Zn|Zn^{2+}||Cu^{2+}|Cu}$. Pojedyncza kreska oznacza granicę faz, a podwójna kreska klucz elektrolityczny lub granicę między półogniwami.

15.Przepływ elektronów

W obwodzie zewnętrznym elektrony zawsze płyną od anody do katody. Nie należy mylić tego z ruchem jonów w roztworach, które przemieszczają się wewnątrz ogniwa.

16.Warunki standardowe w elektrochemii

Przyjmowane warunki odniesienia dla porównywania potencjałów: temperatura $25^\circ\mathrm{C}$, stężenie roztworów $1\ \mathrm{mol/dm^3}$ i ciśnienie gazów $1013\ \mathrm{hPa}$.