Гальванічний елемент Даніеля-Якобі

Будь-який гальванічний елемент (електрохімічний елемент) - це система провідників різного виду, в яких за рахунок хімічних реакцій відбуваються перетворення хімічної енергії в електричну.

Схематичне зображення елемента Даніеля-Якобі наведено на рис. 2.

Рисунок 2. Гальванічний елемент Даніеля-Якобі.

Цей елемент складається з мідної та цинкової пластинок, які занурені у сірчанокислі розчини солей цих металів. Розчини з'єднані між собою сольовим містком КСІ, який забезпечує іонну провідність та запобігає процесам дифузії між двома розчинами. Якщо замкнути зовнішній ланцюг, то починається перехід електронів у зовнішній ділянці та іонів - у внутрішній, тобто гальванічний елемент починає працювати. Він стає джерелом електричного струму.

Узагальнення експериментальних даних та аналіз роботи різноманітних електрохімічних елементів дозволяє зробити такий висновок.

В основі роботи будь-якого гальванічного елемента лежать окислювально-відновні реакції, які проходять окремо: на негативному електроді -окислення, на позитивному - відновлення.

Щодо гальванічного елемента Даніеля-Якобі маємо наступне: на цинковому електроді, більш негативному (аноді), йде процес окислення за схемою:

На мідному електроді, більш позитивному (катоді) йде процес відновлення за схемою:

Сu²⁺ +2 Сu°

Сумарна реакція, яка проходить у такому гальванічному елементі, має вигляд:

Характерною особливістю перебігу процесів у гальванічному елементі є просторове розділення процесів окислення та відновлення.

Схематично гальванічний елемент Даніеля-Якобі можна зобразити так:

/ | \

На схемі використані такі позначення та схематична символіка:

| - межа розподілу фаз «метал-розчин»;

|| - межа розподілу розчинів ZnS0₄ та СиS0₄;

- стрибки потенціалів на границі розподілу фаз;

- дифузійний потенціал на межі розподілу двох роз­чинів, який виникає за рахунок різної рухливості іонів.

З метою максимального зниження дифузійного потенціалу використовують сольові містки, заповнені електролітом (як пра­вило, КСІ або КN0₃).

Величину ЕРС гальванічного елемента Даніеля-Якобі можна розрахувати за формулою:

;

Гальванічний елемент Даніеля-Якобі відносять до так званих гальванічних елементів з рідинним з'єднанням (елемент з пере­носом), який діє за рахунок неоднакової природи електродів. Іс­нують також елементи без рідинного з'єднання (елементи без пе­реносу); активності розчинів у таких елементах або самі електро­ди різні.

У будь-якому випадку ЕРС гальванічного елемента визнача­ють як різницю потенціалів катода та анода:

3.3. Електрорушійна сила гальванічного елемента,