Tärkein ero - sähkökemiallinen kenno vs elektrolyyttinen kenno

Sähkökemia sisältää elektronien liikkeen tutkimuksen järjestelmissä, joissa tapahtuu kemiallisia prosesseja. Tässä kemiallisia reaktioita voidaan käyttää sähkövirran tuottamiseen tai sähkövirtaa voidaan käyttää helpottamaan ei -spontaania kemiallista reaktiota. Molemmilla tavoilla tapahtuu sähköenergian muuttuminen kemialliseksi energiaksi tai päinvastoin. Järjestelmiä, joissa nämä muunnokset tapahtuvat, kutsutaan soluiksi tai tarkemmin sanottuna sähkökemiallisiksi kennoiksi. On olemassa kahdenlaisia ​​sähkökemiallisia kennoja, joita kutsutaan voltaisiksi ja elektrolyyttisiksi kennoiksi. Suurin ero sähkökemiallisen kennon ja elektrolyysikennon välillä on se sähkökemiallinen kenno ei tarvitse ulkoista virtaa toimintaansa varten kun taas elektrolyysikennot tarvitsevat ulkoista virtaa toimiakseen.

Keskeiset alueet

1. Mikä on sähkökemiallinen kenno - Määritelmä, ominaisuudet, miten se toimii 2. Mikä on elektrolyysikenno - Määritelmä, ominaisuudet, miten se toimii 3. Mikä on ero sähkökemiallisen kennon ja elektrolyysikennon välillä - Keskeisten erojen vertailu

Keskeiset termit: Anodi, katodi, sähkökemiallinen kenno, elektrolyysi, elektrolyysikenno, galvaaninen kenno, hapettuminen, pelkistys, voltaakenno

Mikä on sähkökemiallinen kenno

Sähkökemiallinen kenno on järjestelmä, joka voi tuottaa sähköenergiaa spontaanien kemiallisten reaktioiden kautta. Tähän prosessiin liittyviä kemiallisia reaktioita kutsutaan redoksireaktioiksi. Redoksireaktiot tapahtuvat siirtämällä elektroneja kemiallisten lajien välillä. Redoksireaktio sisältää kaksi puolireaktiota: hapetusreaktion ja pelkistysreaktion. Hapetusreaktio vapauttaa aina elektronit järjestelmään, kun taas pelkistysreaktio ottaa elektronit järjestelmästä. Siksi molemmat puolireaktiot tapahtuvat samanaikaisesti.

Sähkökemiallisia kennoja on kahta tyyppiä, kuten voltaakennoja (galvaanisia) ja elektrolyyttikennoja. Sähkökemiallinen kenno koostuu kahdesta puolikennosta. Puolireaktiot tapahtuvat kahdessa puolisolussa. Tässä solussa tapahtuvat kemialliset reaktiot aiheuttavat potentiaalierojen muodostumisen kahden puolisolun välillä.

Puolikennon tulisi koostua elektrodista ja elektrolyytistä. Siksi täydellinen sähkökemiallinen kenno koostuu kahdesta elektrodista ja kahdesta elektrolyytistä; Joskus molemmat puolikennot voivat käyttää samaa elektrolyyttiä. Jos käytetään kahta erilaista elektrolyyttiä, on käytettävä suolisiltaa, jotta elektrolyyttien välinen kosketus säilyy. Se tehdään tekemällä kulku ionien siirtämiseksi suolasillan läpi. Elektronit virtaavat puoliskosta toiseen ulkoisen piirin kautta. Kahta elektrodia kutsutaan anodiksi ja katodiksi.

Hapetus- ja pelkistysreaktiot tapahtuvat kahdessa elektrodissa erikseen. Hapetusreaktio tapahtuu anodissa, kun taas pelkistysreaktio tapahtuu katodissa. Siksi anodissa syntyy elektroneja ja ne siirtyvät anodista katodiin ulkoisen piirin kautta. Suolasilta auttaa pitämään järjestelmän neutraalina (sähköisesti) siirtämällä sen läpi ioneja sähkövarausten tasapainottamiseksi.

Tarkastellaan seuraavaa sähkökemiallista kennoa.

Kuva 1: Sähkökemiallinen kenno

Tässä anodi on Zn (sinkki) -elektrodi ja katodi on Cu (kupari) -elektrodi. Hapetusreaktio tapahtuu Zn -elektrodissa. Siellä metallinen Zn hapetetaan Zn: ksi⁺² ioneja. Vapautuneet elektronit johdetaan ulkojohdon läpi. Tuotettu Zn⁺² ioneja vapautuu liuokseen. Siksi Zn -elektrodi liukenee ajan myötä. Pelkistysreaktio tapahtuu katodin lähellä. Katodi on Cu -elektrodi. Siellä Cu ottaa ulkoisesta piiristä tulevat elektronit²⁺ ionit liuoksessa ja pelkistyvät Cu -metalliksi. Siksi Cu -elektrodin massa kasvaa ajan myötä. Elektronivirta ulkoisen langan läpi voidaan mitata redoksireaktion tuottamana sähkövirrana. Tämä on sähkökemiallisen kennon tyypillinen rakenne.

Reaktiot

Zn_(s) → Zn⁺²_(aq) + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

Mikä on elektrolyysikenno

Elektrolyysikenno on eräänlainen sähkökemiallinen kenno, jossa sähköenergiaa voidaan käyttää aiheuttamaan kemiallinen reaktio. Toisin sanoen sähköenergian tulee olla peräisin ulkopuolelta. Sitten voidaan aloittaa ei -spontaani reaktio. Elektrolyysikennoja käytetään yleisimmin yhdisteiden elektrolyysiin.

Elektrolyysikenno koostuu myös kiinteistä metalleista elektrodeina. Ulkoiseen piiriin on kytketty kaksi elektrodia. Yksi elektrodi toimii anodina, kun taas toinen toimii katodina. Hapetusreaktio tapahtuu anodissa ja pelkistysreaktio katodissa.

Ulkoinen sähkönsyöttö (kahdesta elektrodista kytketystä akusta) tarjoaa elektronivirtauksen katodin läpi. Nämä elektronit tulevat sitten elektrolyyttiliuokseen. Sitten liuoksen kationit kerääntyvät katodin ympärille ja saavat elektronit, jotka tulevat katodin läpi. Siksi nämä kationit vähenevät katodissa. Katodin elektronit hylkivät liuoksessa olevia anioneja. Nämä anionit kulkeutuvat kohti anodia. Siellä nämä anionit vapauttavat elektroneja ja hapettuvat. Siksi anodilla on positiivinen varaus ja katodilla negatiivinen varaus.

Tarkastellaan seuraavaa esimerkkiä.

Kuva 2: Kuparikloridiliuoksen elektrolyysi

Yllä olevassa elektrolyysikennossa akku toimittaa elektroneja katodille ja Cu: lle⁺² ionit kerääntyvät katodin ympärille ottamaan elektronit katodista. Sitten Cu⁺² ionit pelkistyvät Cu -metalliksi ja kerrostuvat katodille. Sitten Cl^– ionit kulkeutuvat kohti anodia ja vapauttavat ylimääräisen elektronin. Siellä Cl: n hapetus^– tapahtuu Cl: n muodostumista_{2 (g)}.

Reaktiot

2Cl^–_(aq) → Cl_{2 (g)} + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

Ero sähkökemiallisen kennon ja elektrolyysikennon välillä

Määritelmä

Sähkökemiallinen kenno: Sähkökemiallinen kenno on järjestelmä, joka voi tuottaa sähköenergiaa spontaanien kemiallisten reaktioiden kautta.

Elektrolyysikenno: Elektrolyysikenno on eräänlainen sähkökemiallinen kenno, jossa sähköenergiaa voidaan käyttää kemiallisen reaktion luomiseen.

Energian muuntaminen

Sähkökemiallinen kenno: Sähkökemiallisessa kennossa kemiallinen energia muuttuu sähköenergiaksi.

Elektrolyysikenno: Elektrolyysikennossa sähköenergia muuttuu kemialliseksi energiaksi.

Ulkoinen virta

Sähkökemiallinen kenno: Sähkökemialliset kennot eivät tarvitse ulkoisia sähköenergian lähteitä.

Elektrolyysikenno: Elektrolyysikennot tarvitsevat ulkoisia sähköenergian lähteitä.

Kemialliset reaktiot

Sähkökemiallinen kenno: Sähkökemiallisissa kennoissa tapahtuu spontaaneja kemiallisia reaktioita.

Elektrolyysikenno: Elektrolyysikennoissa tapahtuu ei -spontaaneja kemiallisia reaktioita.

Elektrodit

Sähkökemiallinen kenno: Sähkökemiallisessa kennossa anodi on negatiivinen ja katodi positiivinen.

Elektrolyysikenno: Elektrolyysikennossa anodi on positiivinen ja katodi negatiivinen.

Elektronien liike

Sähkökemiallinen kenno: Elektronit siirretään anodista katodiin sähkökemiallisissa kennoissa.

Elektrolyysikenno: Elektronit johdetaan akusta katodille ja sitten elektronit tulevat anodille elektrolyyttikennojen elektrolyyttiliuoksen kautta.

Johtopäätös

Elektrolyysikenno on eräänlainen sähkökemiallinen kenno. Siksi elektrolyysikenno koostuu kaikista komponenteista, joita tyypillisessä sähkökemiallisessa kennossa on. Sekä sähkökemialliset kennot että elektrolyysikennot sisältävät elektronien kiertoa järjestelmän läpi. Sähkökemiallisissa kennoissa tapahtuu kuitenkin spontaaneja kemiallisia reaktioita, kun taas ei -spontaanit kemialliset reaktiot tapahtuvat elektrolyysikennoissa. Tämä on ero sähkökemiallisen kennon ja elektrolyysikennon välillä.

Viitteet:

1. ” Sähkökemiallinen kenno. ” Wikipedia. Wikimedia Foundation, 24. heinäkuuta 2017. Web. Saatavana täältä. 26. heinäkuuta 2017. 2. ”Elektrolyysikennot.” Kemia LibreTexts. Libretexts, 21. heinäkuuta 2016. Web. Saatavana täältä. 26. heinäkuuta 2017.

Kuva:

1. ”Sähkökemiallinen kenno” Siyavula Educationilta (CC BY 2.0) Flickrin kautta