Основні поняття. Якщо занурити цинкову пластину в розчин купрум (ІІ) сульфату , то поверхня цинку покриється плівкою металевої міді

Якщо занурити цинкову пластину в розчин купрум (ІІ) сульфату, то поверхня цинку покриється плівкою металевої міді. Це пояснюється окисно-відновною реакцією, що описується рівнянням:

У цій реакції відбувається перенос електронів від Цинка до іонів Купруму, інакше, окислення Цинка і відновлення Купруму. Якщо тепер фізично розділити ці дві напівреакції, зануривши цинкову пластину в розчин цинк сульфату, а мідну пластину в розчин купрум (ІІ) сульфату, і потім з'єднати ці два напівелементи «соляним містком» і правильно підібраними металевими провідниками, ми одержимо електрохімічний гальванічний елемент, зображений на рис.1.

Рис. 1 Схема гальванічного елемента

У ньому як і раніше відбуваються окиснення і відновлення, однак, ці дві напівреакції фізично відділені одна від одної, так що електрони повинні протікати в зовнішньому ланцюзі, і це дозволяє вимірювати енергію переносу електронів від цинку до купруму. Соляний місток, що з'єднує два напівелементи, являє собою електричний провідник, по якому іони можуть переміщатися з одного напівелемента в інший, він складаєтся з скляної трубки, заповненої агар-агаром (рослинна желеподібна речовина), змішаним з KCl. Соляний місток створює контакт між двома розчинами. Металеві провідники, що з'єднують електроди з вольтметром, замикають електричний ланцюг.

Електрод, на якому відбувається реакція окислення, називається анодом:

A(-) Zn⁰ – 2 = Zn²⁺ - реакція окислення,

а електрод, на якому відбувається реакція відновлення, є катодом:

K(+) Cu²⁺ + 2 = Cu⁰ - реакція відновлення.

Напруга елемента, вимірювана вольтметром, є мірою енергії, з якою відбуваються ці реакції при реально існуючих у розчині іонних концентраціях. Сумарна реакція, що характеризує роботу купрум-цинкового елемента може бути отримана шляхом алгебраїчного додавання двох реакцій, що протікають на електродах:

А(-) Zn⁰ - 2 = Zn²⁺ K(+) Cu²⁺ + 2 = Cu⁰

Zn⁰+Cu²⁺ = Zn²⁺+Cu⁰,

де Zn⁰ – відновник, а Cu²⁺ – окисник.

Молекулярне хімічне рівняння виглядає так:

Zn⁰ + CuSO₄ ® ZnSO₄ + Cu⁰.

Таким чином, у розглянутому гальванічному елементі використовується окисно-відновна реакція між цинком і купрумом.