Wirtualne laboratorium/Chemia/Elektrochemia/Ogniwo Daniella — przepływ elektronów i migracja jonów

Ogniwo Daniella — przepływ elektronów i migracja jonów

Co zrobimy: Zbudujemy ogniwo z dwóch metali w roztworach ich soli i sprawdzimy, która elektroda jest anodą, która katodą oraz jak duże napięcie (SEM) wytwarza ogniwo.

Co widzisz na ekranie: Dwa półogniwa (cynkowe i miedziane) połączone mostkiem solnym i przewodem z woltomierzem; elektrony płyną od cynku do miedzi, płytka cynkowa się roztwarza, a na miedzianej osadza się miedź. Odczyty: anoda/katoda, kierunek przepływu elektronów, SEM i reakcje elektrodowe.

Ogniwo Daniella — przepływ elektronów i migracja jonów
Chemia · Elektrochemia · Ogniwo galwaniczne (CHE.2.5.1)
W ogniwie Daniella (elektrody cynkowa i miedziana) która elektroda jest ANODĄ (−), gdzie zachodzi utlenianie?
półogniwa
Zn / Cu
anoda (−)
Zn · utl.
katoda (+)
Cu · red.
e⁻ płyną
anoda→katoda
SEM
1,10 V
🎯 Wyzwanie: która elektroda to anoda?
seria: 0

Dam Ci parę metali — wskaż, który jest anodą (−), gdzie zachodzi utlenianie. Anodą jest metal aktywniejszy (niższy potencjał).

Co się właśnie stało?

Samo połączenie dwóch metali w roztworach ich soli wytworzyło napięcie i popłynął prąd — bez żadnego zewnętrznego źródła. To ogniwo galwaniczne.

Jak działa ogniwo?

Zachodzi w nim SAMORZUTNA reakcja redoks, tylko „rozdzielona" na dwie elektrody:

anoda (−):  Zn→Zn2++2e−\text{anoda }(-):\; Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}
katoda (+):  Cu2++2e−→Cu\text{katoda }(+):\; Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu

Elektrony płyną przewodem od anody (cynk) do katody (miedź) — to jest prąd. Mostek solny zamyka obwód, przepuszczając jony.

SEM ogniwa:

to napięcie ogniwa, w przybliżeniu różnica potencjałów elektrod:

SEM≈Ekatoda−EanodaSEM \approx E_{katoda} - E_{anoda}

(dla Daniella ~1,1 V). Im dalej metale są od siebie w szeregu, tym większa SEM.

Ogniwo a elektroliza:

w ogniwie prąd POWSTAJE z samorzutnej reakcji; w elektrolizie prąd trzeba DOSTARCZYĆ, by wymusić reakcję niesamorzutną. To przeciwieństwa.

Po co Ci to na maturze:

budowa ogniwa, reakcje elektrodowe, kierunek przepływu elektronów i obliczanie SEM z potencjałów to klasyka elektrochemii rozszerzonej.

SEM=Ekatoda−EanodaSEM = E_{katoda} - E_{anoda}

Dla wybranej pary: SEM≈0.34−(−0.76)=1.10  VSEM \approx 0.34 - (-0.76) = 1.10\;V

Zapamiętaj: w ogniwie galwanicznym anoda (−) to metal aktywniejszy (utlenianie), katoda (+) to mniej aktywny (redukcja); elektrony płyną anoda→katoda, a SEM = E_katoda − E_anoda.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Spodobał Ci się eksperyment? Udostępnij go.

Jest darmowy — podeślij znajomym ze szkoły.

Teoria i wzory

Zasada ogniwa

W ogniwie galwanicznym samorzutna reakcja redoks wytwarza prąd. W ogniwie Daniella:

  • anoda (−) — cynk, utlenianie: Zn→Zn2++2e−\mathrm{Zn \to Zn^{2+} + 2e^-}
  • katoda (+) — miedź, redukcja: Cu2++2e−→Cu\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \to Cu}

Elektrony płyną przewodem od cynku do miedzi, a mostek solny zamyka obwód (migracja jonów).

Siła elektromotoryczna

SEM to różnica potencjałów standardowych: SEM=Ekat∘−Ean∘SEM = E^\circ_{kat} - E^\circ_{an} Dla Daniella: SEM=0,34−(−0,76)=1,10 VSEM = 0{,}34 - (-0{,}76) = 1{,}10\ \mathrm{V}.

Ogniwo kontra elektroliza

W ogniwie reakcja biegnie sama i daje prąd; w elektrolizie dostarczamy prąd, by wymusić reakcję niesamorzutną.

Oznaczenia: SEMSEM — siła elektromotoryczna, Ekat∘,Ean∘E^\circ_{kat}, E^\circ_{an} — potencjały standardowe katody i anody.

Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.

Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.

Uczysz w klasie albo korepetujesz? Prowadź uczniów w NexTutor →

Najczęstsze pytania

›

Co to ogniwo galwaniczne?

Urządzenie, w którym samorzutna reakcja redoks wytwarza prąd elektryczny.

›

Która elektroda jest anodą, a która katodą w ogniwie?

Anoda (−) to metal aktywniejszy, gdzie zachodzi utlenianie; katoda (+) to mniej aktywny, gdzie zachodzi redukcja.

›

Czym ogniwo różni się od elektrolizy?

W ogniwie prąd powstaje z reakcji samorzutnej; w elektrolizie prąd dostarczamy, aby wymusić reakcję niesamorzutną.

Teoria (klasa): CHE.2.5.1 → Lekcja maturalna: CHE.M.5.3 → Wzór w tablicach → Tablica maturalna: Szereg elektrochemiczny metali (potencjały standardowe) →

Powiązane eksperymenty

Ogniwo litowo-jonowe — jak działa akumulator →Równanie Nernsta — SEM a stężenie →Szereg aktywności metali — reakcje wypierania →Elektroliza — procesy na katodzie i anodzie →Prawo Faradaya — ilościowa elektroliza →