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.

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

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:

\text{anoda }(-):\; Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}

\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 \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 = E_{katoda} - E_{anoda}

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

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

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 →