Основное различие между гальваническим элементом и концентрационной ячейкой заключается в том, что гальваническая ячейка может иметь или не иметь две полуэлемента с одинаковым составом, тогда как концентрационная ячейка имеет две полуэлемента с одинаковым составом.
И гальванический элемент, и концентрационный элемент являются электрохимическими элементами. Электрохимическая ячейка - это устройство, которое может генерировать электричество с помощью химической реакции или запускать химическую реакцию с использованием электричества.
Что такое гальванический элемент?
Гальванический элемент представляет собой тип электрохимического элемента, который использует спонтанные окислительно-восстановительные реакции для выработки электрической энергии. Синонимом этой ячейки является гальваническая ячейка. Ячейка содержит две полуклетки, которые могут быть как одного состава, так и разного состава. Каждая полуячейка содержит электрод и электролит. Электрод должен быть погружен в раствор электролита. Иногда эти электролиты полностью разделены, но иногда они разделены только пористым барьером. Когда электролиты полностью разделены, нам нужно использовать солевой мостик для поддержания движения ионов между двумя электролитами.
Рисунок 01: Простой гальванический элемент
При подготовке этой ячейки мы должны учитывать, самопроизвольно ли электроды и электролиты или нет. Мы можем найти его теоретически, рассчитав электродные потенциалы каждой полуячейки. Однако в одной половине ячейки должно наблюдаться окисление, а в другой половине - реакция восстановления. Окисление происходит на аноде, а восстановление на катоде. Поскольку гальванический (гальванический) элемент использует энергию, высвобождаемую во время спонтанной окислительно-восстановительной реакции, для выработки электричества, гальванические элементы важны как источник электрической энергии. Они производят постоянный ток.
Что такое ячейка концентрации?
Концентрационная ячейка - это тип гальванического элемента, в котором две половинки ячейки аналогичны по составу. Поэтому мы говорим, что две полуклетки эквивалентны. Отличаются они только концентрацией. Напряжение, создаваемое этой ячейкой, очень мало, так как эта ячейка стремится достичь равновесного состояния. Равновесие наступает, когда концентрации двух полуячеек становятся равными.
Концентратор производит электроэнергию за счет уменьшения термодинамической свободной энергии системы. Так как состав полуклеток подобен, происходит одна и та же реакция, но в противоположных направлениях. Этот процесс увеличивает концентрацию ячейки с более низкой концентрацией и уменьшает концентрацию ячейки с более высокой концентрацией. По мере прохождения электричества вырабатывается тепловая энергия. Клетка поглощает эту энергию в виде тепла. Существует два типа концентрационных ячеек:
- Ячейка концентрации электролита – электроды состоят из одного и того же вещества, а полуэлементы содержат один и тот же электролит с разной концентрацией
- Ячейка концентрации электродов – два электрода (одного и того же вещества) разной концентрации погружены в один и тот же электролит
В чем разница между гальваническим элементом и концентрационной ячейкой?
Гальванический элемент представляет собой тип электрохимического элемента, который использует спонтанные окислительно-восстановительные реакции для выработки электрической энергии. С другой стороны, концентрационная ячейка представляет собой тип гальванического элемента, в котором две половинки ячейки аналогичны по составу. Следовательно, ключевое различие между гальваническим элементом и концентрационной ячейкой заключается в том, что гальваническая ячейка может иметь или не иметь две полуэлемента с одинаковым составом, тогда как концентрационная ячейка имеет две полуэлемента с одинаковым составом.
При этом электроды гальванического элемента могут быть изготовлены как из одного и того же вещества, так и из разных веществ, а электроды концентрационной ячейки изготавливаются из одного и того же вещества либо с одинаковой концентрацией, либо с разной концентрацией. В дополнение к этому, гальванические элементы имеют один и тот же электролит или разные электролиты в двух полуэлементах, в то время как концентрационные элементы имеют один и тот же электролит либо с одинаковой концентрацией, либо с разными концентрациями.
Приведенная ниже инфографика суммирует разницу между гальваническим элементом и концентрационной ячейкой.
Резюме – гальваническая ячейка против ячейки концентрации
Гальванический элемент представляет собой тип электрохимического элемента, который использует спонтанные окислительно-восстановительные реакции для выработки электрической энергии. Концентрационная ячейка - это тип гальванического элемента, в котором две половинки ячейки аналогичны по составу. Следовательно, ключевое различие между гальваническим элементом и концентрационной ячейкой заключается в том, что гальваническая ячейка может иметь или не иметь две полуэлемента с одинаковым составом, тогда как концентрационная ячейка имеет две полуэлемента с одинаковым составом.
