Электролитические и гальванические элементы
Электролитические и гальванические элементы представляют собой два типа электрохимических элементов. И в электролитических, и в гальванических элементах протекают окислительно-восстановительные реакции. В ячейке есть два электрода, называемые анодом и катодом. На аноде протекает реакция окисления, а на катоде – реакция восстановления. Электроды погружают в отдельные растворы электролитов. Обычно эти растворы представляют собой ионные растворы, соответствующие типу электрода. Например, медные электроды погружают в растворы сульфата меди, а серебряные электроды погружают в раствор хлорида серебра. Эти решения разные; следовательно, они должны быть разделены. Наиболее распространенным способом их разделения является солевой мостик.
Что такое электролитическая ячейка?
Это элемент, который использует электрический ток для разрушения химических соединений, или, другими словами, для проведения электролиза. Таким образом, электролитические ячейки нуждаются во внешнем источнике электрической энергии для работы. Например, если мы возьмем медь и серебро в качестве двух электродов в ячейке, серебро будет подключено к положительной клемме внешнего источника энергии (батареи). Медь подключается к минусовой клемме. Поскольку отрицательная клемма богата электронами, электроны текут от клеммы к медному электроду. Таким образом, медь уменьшается. На серебряном электроде происходит реакция окисления, и высвободившиеся электроны отдаются электронодефицитному положительному полюсу батареи. Ниже представлена общая реакция, происходящая в электролитической ячейке с медным и серебряным электродами.
2Ag(s) + Cu2+(aq)⇌ 2 Ag+(aq) + Cu(s)
Что такое гальванический элемент?
Гальванические или гальванические элементы накапливают электрическую энергию. Батареи сделаны из серии гальванических элементов для получения более высокого напряжения. Реакции на двух электродах в гальванических элементах обычно протекают самопроизвольно. Когда происходят реакции, происходит поток электронов от анода к катоду через внешний проводник. Например, если в гальваническом элементе два электрода серебряные и медные, серебряный электрод положителен по отношению к медному электроду. Медный электрод является анодом, и он подвергается реакции окисления и высвобождению электронов. Эти электроны идут к серебряному катоду через внешнюю цепь. Следовательно, серебряный катод подвергается реакции восстановления. Между двумя электродами создается разность потенциалов, которая обеспечивает поток электронов. Ниже приведена спонтанная клеточная реакция вышеуказанного гальванического элемента.
2 Ag+(водн.)+ Cu(s)⇌ 2Ag(s) + Cu2+(водн.)
В чем разница между электролитическим элементом и гальваническим элементом?
• Электролитические ячейки нуждаются во внешнем источнике электроэнергии для работы, но гальванические ячейки работают самопроизвольно и выдают электрический ток.
• В электролизере направление тока противоположно направлению тока в гальванических элементах.
• Реакции на электродах обратные в обоих типах клеток. То есть в электролитической ячейке серебряный электрод является анодом, а медный – катодом. Однако в гальванических элементах медный электрод является анодом, а серебряный - катодом.
• В электрохимической ячейке катод положительный, а анод отрицательный. В электролитической ячейке катод отрицательный, а анод положительный.
• Для работы электролитических элементов требуется более высокое напряжение, чем для гальванических элементов.
