നമുക്ക് ഒരു Jacobi-Daniel galvanic cell പരിഗണിക്കാം (ചിത്രം 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു). സിങ്ക് സൾഫേറ്റ് ലായനിയിൽ മുക്കിയ സിങ്ക് പ്ലേറ്റും കോപ്പർ സൾഫേറ്റ് ലായനിയിൽ മുക്കിയ ചെമ്പ് പ്ലേറ്റും ഇതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റും കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റും തമ്മിലുള്ള നേരിട്ടുള്ള ഇടപെടൽ തടയുന്നതിന്, ഇലക്ട്രോഡുകൾ പരസ്പരം ഒരു പോറസ് പാർട്ടീഷൻ വഴി വേർതിരിക്കുന്നു.

ഒരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൽ, കൂടുതൽ സജീവമായ ലോഹത്താൽ നിർമ്മിച്ച ഒരു ഇലക്ട്രോഡ്, അതായത്. സമ്മർദ്ദ ശ്രേണിയിൽ ഇടതുവശത്ത് സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ലോഹത്തെ വിളിക്കുന്നു ആനോഡ്, കൂടാതെ പ്രവർത്തനക്ഷമമല്ലാത്ത ലോഹം കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഇലക്ട്രോഡ് - കാഥോഡ്.

സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ (ആനോഡ്) ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ഇലക്ട്രിക് ഇരട്ട പാളി പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും സന്തുലിതാവസ്ഥ സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു:

Zn 0 - 2 ē ←→ Zn2+.

ഈ പ്രക്രിയയുടെ ഫലമായി, സിങ്കിൻ്റെ ഇലക്ട്രോഡ് സാധ്യതകൾ ഉയർന്നുവരുന്നു.

ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ (കാഥോഡ്) ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ഇരട്ട വൈദ്യുത പാളി പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും സന്തുലിതാവസ്ഥ സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു:

Cu 2+ + 2 ē ←→ Cu 0.

തൽഫലമായി, ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡ് സാധ്യതകൾ ഉണ്ടാകുന്നു.

സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ സാധ്യതയ്ക്ക് ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ സാധ്യതയേക്കാൾ കൂടുതൽ നെഗറ്റീവ് മൂല്യം ഉള്ളതിനാൽ, ബാഹ്യ സർക്യൂട്ട് അടച്ചിരിക്കുമ്പോൾ, അതായത്. ഒരു ലോഹ ചാലകവുമായി സിങ്ക് ചെമ്പുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ സിങ്കിൽ നിന്ന് ചെമ്പിലേക്ക് ഒഴുകും. ഈ പ്രക്രിയയുടെ ഫലമായി, സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിലെ സന്തുലിതാവസ്ഥ വലതുവശത്തേക്ക് മാറുന്നു, അതിനാൽ അധിക അളവിൽ സിങ്ക് അയോണുകൾ ലായനിയിലേക്ക് കടന്നുപോകും. അതേ സമയം, ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡിലെ സന്തുലിതാവസ്ഥ ഇടതുവശത്തേക്ക് മാറുകയും ചെമ്പ് അയോണുകളുടെ ഒരു ഡിസ്ചാർജ് സംഭവിക്കുകയും ചെയ്യും.

അങ്ങനെ, ബാഹ്യ സർക്യൂട്ട് അടയ്‌ക്കുമ്പോൾ, സിങ്ക് ഇലക്‌ട്രോഡിലെ സിങ്ക് പിരിച്ചുവിടലിൻ്റെയും കോപ്പർ ഇലക്‌ട്രോഡിലെ ചെമ്പ് പ്രകാശനത്തിൻ്റെയും സ്വാഭാവിക പ്രക്രിയകൾ സംഭവിക്കുന്നു. പൊട്ടൻഷ്യലുകൾ തുല്യമാകുന്നതുവരെ അല്ലെങ്കിൽ എല്ലാ സിങ്കും അലിഞ്ഞുചേരുന്നത് വരെ അല്ലെങ്കിൽ ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡിൽ എല്ലാ ചെമ്പും നിക്ഷേപിക്കുന്നതുവരെ ഈ പ്രക്രിയകൾ തുടരും.

അതിനാൽ, ഒരു ജേക്കബ്-ഡാനിയൽ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ പ്രവർത്തന സമയത്ത്, ഇനിപ്പറയുന്ന പ്രക്രിയകൾ സംഭവിക്കുന്നു:

1. അനോഡിക് പ്രക്രിയ, ഓക്സിഡേഷൻ പ്രക്രിയ:

Zn 0 - 2 ē → Zn 2+ .

2. കാഥോഡ് പ്രക്രിയ, കുറയ്ക്കൽ പ്രക്രിയ:

Cu 2+ + 2 ē → Cu 0 .

3. ഒരു ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ചലനം.

4. ലായനിയിലെ അയോണുകളുടെ ചലനം: SO 4 2– ആനോഡിലേക്കുള്ള അയോണുകൾ, കാഥോഡിലേക്കുള്ള Cu 2+ കാറ്റേഷനുകൾ. ലായനിയിലെ അയോണുകളുടെ ചലനം ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ട് അടയ്ക്കുന്നു.

ഇലക്ട്രോഡ് പ്രതികരണങ്ങൾ സംഗ്രഹിക്കുമ്പോൾ, നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്:

Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu.

ഒരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൽ ഈ പ്രതികരണം സംഭവിക്കുന്നതിൻ്റെ ഫലമായി, ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും മൂലകത്തിനുള്ളിലെ അയോണുകളുടെയും ചലനം സംഭവിക്കുന്നു, അതായത്. വൈദ്യുതി. അതിനാൽ, ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൽ സംഭവിക്കുന്ന മൊത്തം രാസപ്രവർത്തനത്തെ വിളിക്കുന്നു നിലവിലെ സൃഷ്ടിക്കുന്ന പ്രതികരണം.

ഒരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിലെ വൈദ്യുത പ്രവാഹം ഒരു റെഡോക്സ് പ്രതികരണം മൂലമാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്, ഇത് ഓക്സീകരണവും റിഡക്ഷൻ പ്രക്രിയകളും സ്ഥലപരമായി വേർതിരിക്കുന്ന വിധത്തിൽ തുടരുന്നു: നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിൽ (ആനോഡ്) ഓക്സീകരണ പ്രക്രിയ സംഭവിക്കുന്നു, കൂടാതെ റിഡക്ഷൻ പ്രക്രിയ പോസിറ്റീവ് ആയി സംഭവിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോഡ് (കാഥോഡ്).

ഒരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ പ്രവർത്തനത്തിന് ആവശ്യമായ ഒരു വ്യവസ്ഥ ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ സാധ്യതയുള്ള വ്യത്യാസമാണ്. ഒരു ഗാൽവാനിക് സെൽ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുമ്പോൾ ലഭിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോഡുകൾ തമ്മിലുള്ള പരമാവധി പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തെ സെല്ലിൻ്റെ ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്സ് (EMF) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. മൂലകത്തിൻ്റെ കാഥോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലും ആനോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസത്തിന് ഇത് തുല്യമാണ്:

EMF = ഇഇതിലേക്ക് - ഇഎ. (1)

ഒരു നിശ്ചിത ദിശയിൽ കറൻ്റ്-ജനറേറ്റിംഗ് പ്രതികരണം സ്വയമേവ സംഭവിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഒരു മൂലകത്തിൻ്റെ EMF പോസിറ്റീവ് ആയി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. എലമെൻ്റ് സർക്യൂട്ടിൻ്റെ റെക്കോർഡിംഗിലെ ഒരു നിശ്ചിത ക്രമം പോസിറ്റീവ് ഇഎംഎഫുമായി യോജിക്കുന്നു: ഇടതുവശത്ത് എഴുതിയ ഇലക്ട്രോഡ് നെഗറ്റീവ് ആയിരിക്കണം. ഉദാഹരണത്തിന്, Jacobi-Daniel എലമെൻ്റ് ഡയഗ്രം ഇങ്ങനെ എഴുതിയിരിക്കുന്നു:

Zn │ ZnSO 4 ║ CuSO 4 │ Cu.

1.4 ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യൽ സമവാക്യം (Nernst സമവാക്യം)

വിവിധ ഇലക്ട്രോഡ് പ്രക്രിയകളുടെ സാധ്യതകൾ പഠിച്ചതിൻ്റെ ഫലമായി, അവയുടെ മൂല്യങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന ഘടകങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്തി:

1) പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സ്വഭാവത്തിൽ നിന്ന് - ഇലക്ട്രോഡ് പ്രക്രിയയിൽ പങ്കെടുക്കുന്നവർ;

2) ഈ പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത (പ്രവർത്തനങ്ങൾ) തമ്മിലുള്ള ബന്ധത്തെക്കുറിച്ച്;

3) സിസ്റ്റം താപനിലയിൽ.

സ്റ്റാൻഡേർഡ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ (താപനില 298 K അല്ലെങ്കിൽ 25 °C, മർദ്ദം 101.3 kPa അല്ലെങ്കിൽ 1 atm, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ലായനി 1 mol/l ൻ്റെ മോളാർ സാന്ദ്രത), ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലുകൾക്ക് ചില സ്റ്റാൻഡേർഡ് മൂല്യങ്ങളുണ്ട്. ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് സാന്ദ്രതയോ താപനിലയോ സ്റ്റാൻഡേർഡിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണെങ്കിൽ, നേർൺസ്റ്റ് സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് സ്റ്റാൻഡേർഡ് പൊട്ടൻഷ്യലുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലുകൾ കണക്കാക്കാം:

ഇകാള/ചുവപ്പ് = ഇ 0 കാള/ചുവപ്പ് + ln , (2)

എവിടെ ടി- കേവല താപനില (273+ ടി), TO; എഫ്- ഫാരഡെ നമ്പർ (96485 C/mol); എൻ- ഓക്സിഡേഷൻ-റിഡക്ഷൻ പ്രതികരണത്തിൽ ഉൾപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം; [Ox] - ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്ത രൂപത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രത (ഒരു ലോഹ ഇലക്ട്രോഡിന് ഇത് ലോഹ അയോണുകളുടെ ലായനിയിലെ സാന്ദ്രതയാണ്), mol / l; - കുറഞ്ഞ രൂപത്തിൻ്റെ ഏകാഗ്രത; ആർ- സാർവത്രിക വാതക സ്ഥിരാങ്കം (8.314 J/mol deg).

25 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് താപനിലയിൽ, കുറഞ്ഞ രൂപം മൂലകാവസ്ഥയിലുള്ള ലോഹത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിക്കാം

ഇകാള/ചുവപ്പ് = ഇ 0 കാള/ചുവപ്പ് + lg കൂടെകാള, (3)

എവിടെ കൂടെകാള - ലായനിയിൽ ലോഹ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത, mol / l.

ഉദാഹരണം. സിങ്ക് നൈട്രേറ്റ് Zn(NO 3) 2 ൻ്റെ 0.01 M ലായനിയിൽ മുക്കിയ സിങ്ക് ഇലക്‌ട്രോഡും സിൽവർ നൈട്രേറ്റ് AgNO 3 ൻ്റെ 0.001 M ലായനിയിൽ മുക്കിയ സിൽവർ ഇലക്‌ട്രോഡും ചേർന്ന് രൂപംകൊണ്ട ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ emf കണക്കാക്കുക. താപനില 25 °C. മൂലകത്തിൻ്റെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് പ്രാതിനിധ്യം നൽകുകയും കാഥോഡിലും ആനോഡിലും സംഭവിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോഡ് പ്രക്രിയകൾ എഴുതുകയും ചെയ്യുക.

പരിഹാരം.സിങ്കിൻ്റെയും വെള്ളിയുടെയും സ്റ്റാൻഡേർഡ് റിഡക്ഷൻ സാധ്യതകളെ താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, സിൽവർ ഇലക്ട്രോഡ് നിർദ്ദിഷ്ട ഗാൽവാനിക് സെല്ലിലെ കാഥോഡായി പ്രവർത്തിക്കുമെന്നും സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡ് ആനോഡായി പ്രവർത്തിക്കുമെന്നും ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു.

ഈ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ സ്കീമാറ്റിക് പ്രാതിനിധ്യം:

Zn │ Zn(NO 3) 2 ║ AgNO 3 │ Ag.

അനോഡിക് പ്രക്രിയ: Zn 0 - 2 ē → Zn 2+ .

കാഥോഡ് പ്രക്രിയ: Ag++ ē → ഓഗസ്റ്റ് 0 .

ഫോർമുല (1) ഉപയോഗിച്ച് ഞങ്ങൾ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ EMF കണക്കാക്കുന്നു, കൂടാതെ ലളിതമായ രൂപത്തിൽ നേർൻസ്റ്റ് സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് കാഥോഡിൻ്റെയും ആനോഡിൻ്റെയും സാധ്യതകൾ (3):

ഇ Zn 2 + / Zn 0 = – 0.762 + log0.01= – 0.82 B

ഇ Ag + / Ag 0 = – 0.90 + log0.001= + 0.62 B

EMF = 0.62 – (–0.82) = 1.44 V.

ഒരു കെമിക്കൽ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ഒരു ഉദാഹരണം ജേക്കബ്-ഡാനിയൽ മൂലകമാണ് (ചിത്രം 6). ഇതിൽ ഒരു കോപ്പർ ഇലക്‌ട്രോഡും (CuSO 4 ലായനിയിൽ മുക്കിയ ചെമ്പ് പ്ലേറ്റ്) ഒരു സിങ്ക് ഇലക്‌ട്രോഡും (ZnSO 4 ലായനിയിൽ മുക്കിയ സിങ്ക് പ്ലേറ്റ്) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. സിങ്ക് പ്ലേറ്റിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ EDL പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും സന്തുലിതാവസ്ഥ സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു

Zn ⇄ Zn 2+ + 2ē

ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സിങ്കിൻ്റെ ഇലക്ട്രോഡ് സാധ്യതകൾ ഉയർന്നുവരുന്നു, ഇലക്ട്രോഡ് സർക്യൂട്ടിന് Zn|ZnSO 4 അല്ലെങ്കിൽ Zn|Zn 2+ എന്ന രൂപം ഉണ്ടാകും.

അതുപോലെ, ചെമ്പ് ഫലകത്തിലും EDS പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും സന്തുലിതാവസ്ഥ സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു

Cu ⇄ Cu 2+ + 2ē

അതിനാൽ, ചെമ്പിൻ്റെ ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ടാകുന്നു, ഇലക്ട്രോഡ് സർക്യൂട്ടിന് Cu|CuSO 4 അല്ലെങ്കിൽ Cu|Cu 2+ എന്ന രൂപമുണ്ടാകും.

Zn ഇലക്ട്രോഡിൽ (ഇലക്ട്രോകെമിക്കലി കൂടുതൽ സജീവമാണ്), ഓക്സിഡേഷൻ പ്രക്രിയ സംഭവിക്കുന്നു: Zn – 2ē → Zn 2+. Cu ഇലക്ട്രോഡിൽ (ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ കുറവ് സജീവമാണ്), റിഡക്ഷൻ പ്രക്രിയ സംഭവിക്കുന്നു: Cu 2+ + 2ē → Cu.

അരി. 6 ഒരു ചെമ്പ്-സിങ്ക് ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ സ്കീം

ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള സമവാക്യം ഇതാണ്:

Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu

അല്ലെങ്കിൽ Zn ​​+ CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu

ഒരു കെമിക്കൽ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ സർക്യൂട്ട് "വലത് പ്ലസ്" റൂൾ അനുസരിച്ച് എഴുതിയിരിക്കുന്നതിനാൽ, ജേക്കബ്-ഡാനിയൽ മൂലകത്തിൻ്റെ സർക്യൂട്ടിന് രൂപം ഉണ്ടായിരിക്കും

ഡയഗ്രാമിലെ ഇരട്ട വരി ഇലക്ട്രോഡുകൾ തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണ സമ്പർക്കത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, സാധാരണയായി ഒരു ഉപ്പ് പാലത്തിലൂടെയാണ് ഇത് നടത്തുന്നത്.

ഒരു മാംഗനീസ്-സിങ്ക് ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൽ (ചിത്രം 7), ഒരു ചെമ്പ്-സിങ്ക് സെല്ലിലെന്നപോലെ, ആനോഡ് ഒരു സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡാണ്. പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ഗ്രാഫൈറ്റും അസറ്റിലീൻ കറുപ്പും ചേർന്ന മാംഗനീസ് ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെ മിശ്രിതത്തിൽ നിന്ന് “അഗ്ലോമറേറ്റ്” എന്ന നിരയുടെ രൂപത്തിൽ അമർത്തുന്നു, അതിൻ്റെ മധ്യത്തിൽ ഒരു കാർബൺ വടി - ഒരു നിലവിലെ കണ്ടക്ടർ - സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു.

അരി. 7 ഉണങ്ങിയ മാംഗനീസ്-സിങ്ക് സെല്ലിൻ്റെ ഡയഗ്രം

1 - ആനോഡ് (സിങ്ക് കപ്പ്), 2 - കാഥോഡ് (ഗ്രാഫൈറ്റിനൊപ്പം മാംഗനീസ് ഡയോക്സൈഡിൻ്റെ മിശ്രിതം), 3 - ലോഹ തൊപ്പിയുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് കണ്ടക്ടർ,

4 - ഇലക്ട്രോലൈറ്റ്

മാംഗനീസ്-സിങ്ക് കോശങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന അമോണിയം ക്ലോറൈഡ് അടങ്ങിയ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് NH 4 CI യുടെ ജലവിശ്ലേഷണം കാരണം ചെറുതായി അസിഡിറ്റി പ്രതികരണമുണ്ട്. ഒരു അസിഡിക് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ, പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിൽ ഒരു കറൻ്റ്-ജനറേറ്റിംഗ് പ്രക്രിയ സംഭവിക്കുന്നു:

МnO 2 + 4N + + 2ē → Мn 2+ + 2N 2 O

7-8 pH ഉള്ള ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ, വളരെ കുറച്ച് ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ ഉണ്ട്, ജലത്തിൻ്റെ പങ്കാളിത്തത്തോടെ പ്രതികരണം സംഭവിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു:

MnO 2 + H 2 O + ē → MnOOH + OH -

MnOOH - മാംഗനീസ് (III) - മാംഗനൈറ്റിൻ്റെ അപൂർണ്ണമായ ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്.

നിലവിലെ ഉൽപാദന പ്രക്രിയയിൽ ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നതിനാൽ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അമ്ലത്തിൽ നിന്ന് ന്യൂട്രൽ അല്ലെങ്കിൽ ആൽക്കലൈൻ വരെ മാറുന്നു. മൂലകങ്ങൾ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഉപ്പ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ ആസിഡ് പ്രതികരണം നിലനിർത്താൻ സാധ്യമല്ല. ഉപ്പ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് ആസിഡ് ചേർക്കുന്നത് അസാധ്യമാണ്, കാരണം ഇത് സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ ഗുരുതരമായ സ്വയം ഡിസ്ചാർജിനും നാശത്തിനും കാരണമാകും. ഇലക്ട്രോഡിൽ മാംഗനൈറ്റ് അടിഞ്ഞുകൂടുമ്പോൾ, സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ ഡിസ്ചാർജ് സമയത്ത് രൂപംകൊണ്ട സിങ്ക് അയോണുകളുമായി ഇതിന് ഭാഗികമായി പ്രതികരിക്കാൻ കഴിയും. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, മിതമായി ലയിക്കുന്ന സംയുക്തം ലഭിക്കും - ഹെറ്ററോലൈറ്റ്, കൂടാതെ പരിഹാരം അസിഡിഫൈഡ് ചെയ്യുന്നു:

2MnOOH + Zn 2+ → ZnO∙Mn 2 O 3 + 2H +

സെൽ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വളരെ ക്ഷാരമാകുന്നതിൽ നിന്ന് ഹെറ്ററോലൈറ്റിൻ്റെ രൂപീകരണം തടയുന്നു.

ഇയുടെ ആവിർഭാവം. ഡി.എസ്. ഒരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൽ.ഏറ്റവും ലളിതമായ വോൾട്ട കോപ്പർ-സിങ്ക് ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൽ (ചിത്രം 156) രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ (ഇലക്ട്രോഡുകൾ) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു: സിങ്ക് 2 (കാഥോഡ്), കോപ്പർ 1 (ആനോഡ്), ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് 3 ൽ മുഴുകിയിരിക്കുന്നു, ഇത് സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് H 2 S0 4 എന്ന ജലീയ ലായനിയാണ്. . സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ഡിസോസിയേഷൻ പ്രക്രിയ സംഭവിക്കുന്നു, അതായത്, ചില ആസിഡ് തന്മാത്രകൾ പോസിറ്റീവ് ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ H 2 + ആയും ആസിഡ് അവശിഷ്ടമായ S0 4-ൻ്റെ നെഗറ്റീവ് അയോണുകളായും വിഘടിക്കുന്നു. അതേ സമയം, സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡ് സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡിൽ അലിഞ്ഞുചേരുന്നു. ഈ ഇലക്‌ട്രോഡ് ലയിക്കുമ്പോൾ, പോസിറ്റീവ് സിങ്ക് അയോണുകൾ Zn+ ലായനിയിലേക്ക് പോയി നെഗറ്റീവ് അയോണുകൾ SO 4-മായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നു - ഒരു അസിഡിക് അവശിഷ്ടം, സിങ്ക് സൾഫേറ്റ് ZnS04 ൻ്റെ ന്യൂട്രൽ തന്മാത്രകൾ രൂപപ്പെടുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ശേഷിക്കുന്ന സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾ സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിൽ അടിഞ്ഞു കൂടും, അതിൻ്റെ ഫലമായി ഈ ഇലക്ട്രോഡ് നെഗറ്റീവ് ചാർജ് നേടുന്നു. ചില നെഗറ്റീവ് അയോണുകളുടെ S0 4 ന്യൂട്രലൈസേഷൻ കാരണം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ ഒരു പോസിറ്റീവ് ചാർജ് രൂപം കൊള്ളുന്നു. അങ്ങനെ, സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിനും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനും ഇടയിലുള്ള അതിർത്തി പാളിയിൽ, ഒരു നിശ്ചിത സാധ്യത വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകുകയും ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് പോസിറ്റീവ് സിങ്ക് അയോണുകളെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് കൂടുതൽ പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നത് തടയുന്നു; ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ പിരിച്ചുവിടൽ നിർത്തുന്നു. ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡ് പ്രായോഗികമായി ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ ലയിക്കുന്നില്ല, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൻ്റെ അതേ പോസിറ്റീവ് സാധ്യതകൾ നേടുന്നു. ചെമ്പിൻ്റെ സാധ്യതയുള്ള വ്യത്യാസം? ക്യൂവും സിങ്കും? തുറന്ന ബാഹ്യ സർക്യൂട്ട് ഉള്ള ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ Zn e ആണ്. ഡി.എസ്. പരിഗണനയിലുള്ള ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ഇ.

ഒരു ഗാൽവാനിക് സെൽ സൃഷ്ടിച്ച emf ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൻ്റെ രാസ ഗുണങ്ങളെയും ഇലക്ട്രോഡുകൾ നിർമ്മിക്കുന്ന ലോഹങ്ങളെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. സാധാരണയായി ലോഹങ്ങളുടെയും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൻ്റെയും അത്തരം കോമ്പിനേഷനുകൾ തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെടുന്നു, ഉദാ. ഡി.എസ്. ഏറ്റവും വലുത്, എന്നാൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മിക്കവാറും എല്ലാ മൂലകങ്ങളിലും ഇത് 1.1 -1.5 V കവിയരുത്.

ഏതെങ്കിലും ഇലക്ട്രിക്കൽ എനർജി റിസീവർ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ഇലക്ട്രോഡുകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ (ചിത്രം 156 കാണുക), കറൻ്റ് ഞാൻ ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡിൽ നിന്ന് (ഘടകത്തിൻ്റെ പോസിറ്റീവ് പോൾ) സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് (നെഗറ്റീവ് പോൾ) ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലൂടെ ഒഴുകാൻ തുടങ്ങും. . ഈ സമയത്ത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ, പോസിറ്റീവ് സിങ്ക് അയോണുകൾ Zn +, ഹൈഡ്രജൻ H 2 + എന്നിവയുടെ ചലനം സിങ്ക് പ്ലേറ്റിൽ നിന്ന് കോപ്പറിലേക്കും ആസിഡ് അവശിഷ്ടമായ S0 4 ൻ്റെ നെഗറ്റീവ് അയോണുകളിലേക്കും ആരംഭിക്കും - ചെമ്പ് പ്ലേറ്റിൽ നിന്ന് സിങ്ക് പ്ലേറ്റിലേക്ക്. തൽഫലമായി, ഇലക്ട്രോഡുകളും ഇലക്ട്രോലൈറ്റും തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുത ചാർജുകളുടെ ബാലൻസ് തടസ്സപ്പെടും, അതിൻ്റെ ഫലമായി പോസിറ്റീവ് സിങ്ക് അയോണുകൾ വീണ്ടും കാഥോഡിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് ഒഴുകാൻ തുടങ്ങും, ഈ ഇലക്ട്രോഡിൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജ് നിലനിർത്തുന്നു; പുതിയ പോസിറ്റീവ് അയോണുകൾ കോപ്പർ ഇലക്ട്രോഡിൽ നിക്ഷേപിക്കും. അതിനാൽ, ആനോഡിനും കാഥോഡിനും ഇടയിൽ വൈദ്യുത സർക്യൂട്ടിലൂടെ കറൻ്റ് കടന്നുപോകുന്നതിന് ആവശ്യമായ ഒരു വ്യത്യാസം എല്ലായ്പ്പോഴും ഉണ്ടായിരിക്കും.

ധ്രുവീകരണം.പരിഗണിക്കപ്പെടുന്ന വോൾട്ട ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൽ സംഭവിക്കുന്ന ധ്രുവീകരണത്തിൻ്റെ ദോഷകരമായ പ്രതിഭാസം കാരണം ദീർഘകാലത്തേക്ക് പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയില്ല. ഈ പ്രതിഭാസത്തിൻ്റെ സാരാംശം ഇപ്രകാരമാണ്. പോസിറ്റീവ് ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ H 2 + കോപ്പർ ഇലക്ട്രോഡ് 1 ലേക്ക് നയിക്കപ്പെടുന്നു, അതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളുമായി സംവദിക്കുകയും ന്യൂട്രൽ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ആറ്റങ്ങൾ ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ ഉപരിതലത്തെ തുടർച്ചയായ പാളി 4 കൊണ്ട് മൂടുന്നു, ഇത് രണ്ട് കാരണങ്ങളാൽ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ പ്രവർത്തനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു. ഒന്നാമതായി, ഹൈഡ്രജൻ പാളിക്കും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനും ഇടയിൽ അധിക ഉദ്വമനം സംഭവിക്കുന്നു. ഡി.എസ്. (ഇഎംഎഫ് ഓഫ് പോളറൈസേഷൻ) പ്രധാന ഇഎംഎഫിന് നേരെയാണ്. ഡി.എസ്. മൂലകം, അതിനാൽ അതിൻ്റെ ഫലമായ ഇ. ഡി.എസ്. ഇ കുറയുന്നു. രണ്ടാമതായി, ഹൈഡ്രജൻ്റെ ഒരു പാളി ചെമ്പ് ഇലക്‌ട്രോഡിനെ ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുകയും പുതിയ പോസിറ്റീവ് അയോണുകളെ സമീപിക്കുന്നത് തടയുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം കുത്തനെ വർദ്ധിക്കുന്നു.

എല്ലാ ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകളിലെയും ധ്രുവീകരണത്തെ ചെറുക്കുന്നതിന്, പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന് ചുറ്റും പ്രത്യേക പദാർത്ഥങ്ങൾ സ്ഥാപിക്കുന്നു - ഡിപോളറൈസറുകൾഹൈഡ്രജനുമായി എളുപ്പത്തിൽ രാസപ്രവർത്തനം നടത്തുന്നു. പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിനെ സമീപിക്കുന്ന ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകളെ അവ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ഈ ഇലക്‌ട്രോഡിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുകയും ചെയ്യുന്നു.

വ്യവസായം വിവിധ തരത്തിലുള്ള ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നു (വ്യത്യസ്ത ഇലക്ട്രോഡുകളും ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളും ഉള്ളത്), വ്യത്യസ്ത ഡിസൈനുകളാണുള്ളത്. കാർബൺ-സിങ്ക് കോശങ്ങളാണ് ഏറ്റവും സാധാരണമായത്, അതിൽ കാർബൺ, സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡുകൾ അമോണിയം ക്ലോറൈഡ് (അമോണിയ) അല്ലെങ്കിൽ ടേബിൾ ഉപ്പ് എന്നിവയുടെ ജലീയ ലായനിയിൽ മുക്കി, മാംഗനീസ് പെറോക്സൈഡ് ഡിപോളറൈസറായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഉണങ്ങിയ ഘടകങ്ങൾ.ഒരു തരം ഗാൽവാനിക് സെല്ലാണ് ഡ്രൈ സെൽ (ചിത്രം 157), പോക്കറ്റ് ഫ്ലാഷ്‌ലൈറ്റുകൾ, റേഡിയോകൾ മുതലായവയുടെ ബാറ്ററികളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ സെല്ലിൽ, ദ്രാവക ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് പകരം മാത്രമാവില്ല കലർന്ന അമോണിയ ലായനി അടങ്ങുന്ന കുഴെച്ചതുപോലുള്ള പിണ്ഡം ഉപയോഗിക്കുന്നു. അന്നജവും, സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റും കാർബൺ ഇലക്ട്രോഡും സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു പാത്രമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു സിലിണ്ടർ ബോക്സിൻ്റെ രൂപത്തിലാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. മൂലകത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തന സമയത്ത് ഉണ്ടാകുന്ന വാതകങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി, അതിൽ ഒരു ഗ്യാസ് ഔട്ട്ലെറ്റ് ട്യൂബ് നൽകിയിരിക്കുന്നു.

ശേഷി.വൈദ്യുതോർജ്ജം നൽകാനുള്ള കെമിക്കൽ കറൻ്റ് സ്രോതസ്സുകളുടെ കഴിവ് അവയുടെ ശേഷിയുടെ സവിശേഷതയാണ്. കപ്പാസിറ്റി എന്നത് ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകളിലോ ബാറ്ററികളിലോ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ അളവിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.ആമ്പിയർ മണിക്കൂറിലാണ് ശേഷി അളക്കുന്നത്. ഒരു കെമിക്കൽ കറൻ്റ് സ്രോതസ്സിൻ്റെ റേറ്റുചെയ്ത ശേഷി, ഒരു ലോഡ് കണക്ട് ചെയ്യുമ്പോൾ കെമിക്കൽ കറൻ്റ് സ്രോതസ്സ് നൽകുന്ന റേറ്റുചെയ്ത (കണക്കുകൂട്ടിയ) ഡിസ്ചാർജ് കറൻ്റ് (ആമ്പിയറുകളിൽ) ഉൽപ്പന്നത്തിന് തുല്യമാണ്, അതിൻ്റെ ഇ വരെയുള്ള സമയം (മണിക്കൂറിൽ). ഡി.എസ്. ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ സ്വീകാര്യമായ മൂല്യത്തിൽ എത്തില്ല. ദീർഘകാല പ്രവർത്തന സമയത്ത്, ഒരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിന് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ അളവ് കുറയുന്നു, കാരണം വൈദ്യുതി ഉണ്ടാകുന്നത് ഉറപ്പാക്കുന്ന സജീവ രാസവസ്തുക്കൾ ക്രമേണ ഉപഭോഗം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. d.s; അതേ സമയം ഇ കുറയുന്നു. ഡി.എസ്. മൂലകവും അതിൻ്റെ ശേഷിയും അതിൻ്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധവും വർദ്ധിക്കുന്നു.

ഒരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിന് അതിൻ്റെ നിർമ്മാണം കഴിഞ്ഞ് താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ സമയം കഴിഞ്ഞാൽ മാത്രമേ നാമമാത്രമായ ശേഷിയുള്ളൂ. ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ശേഷി ക്രമേണ കുറയുന്നു, അത് വൈദ്യുതോർജ്ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നില്ലെങ്കിലും (10-12 മാസത്തെ സംഭരണത്തിന് ശേഷം, ഡ്രൈ സെല്ലുകളുടെ ശേഷി 20-30% കുറയുന്നു). അത്തരം മൂലകങ്ങളിലെ രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ തുടർച്ചയായി സംഭവിക്കുകയും അവയിൽ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന സജീവ രാസവസ്തുക്കൾ നിരന്തരം കഴിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു എന്ന വസ്തുത ഇത് വിശദീകരിക്കുന്നു.

കാലക്രമേണ കെമിക്കൽ കറൻ്റ് സ്രോതസ്സുകളുടെ ശേഷി കുറയുന്നത് വിളിക്കുന്നു സ്വയം ഡിസ്ചാർജ്. ഉയർന്ന വൈദ്യുതധാരയിൽ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ശേഷിയും കുറയുന്നു.

ഒരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ഒരു ഡയഗ്രം വരയ്ക്കുന്നതിന്, അതിൻ്റെ പ്രവർത്തന തത്വവും ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകളും മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

ബാറ്ററികളിലും റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികളിലും ഉപഭോക്താക്കൾ അപൂർവ്വമായി ശ്രദ്ധിക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും ഇവയാണ് ഏറ്റവും പ്രചാരമുള്ള ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സുകൾ.

കെമിക്കൽ നിലവിലെ ഉറവിടങ്ങൾ

എന്താണ് ഗാൽവാനിക് സെൽ? അതിൻ്റെ സർക്യൂട്ട് ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ഈ ഉപകരണത്തിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അടങ്ങിയ ഒരു ചെറിയ കണ്ടെയ്നർ ഉൾപ്പെടുന്നു, അത് സെപ്പറേറ്റർ മെറ്റീരിയൽ ഉപയോഗിച്ച് ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. കൂടാതെ, രണ്ട് ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകളുടെ ഡയഗ്രം സാന്നിദ്ധ്യം അനുമാനിക്കുന്നു അത്തരമൊരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ പേരെന്താണ്? രണ്ട് ലോഹങ്ങളെ ഒരുമിച്ച് ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന പദ്ധതി ഒരു ഓക്സിഡേഷൻ-റിഡക്ഷൻ പ്രതികരണത്തിൻ്റെ സാന്നിധ്യം അനുമാനിക്കുന്നു.

ഏറ്റവും ലളിതമായ ഗാൽവാനിക് സെൽ

ശക്തമായ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൻ്റെ ലായനിയിൽ മുഴുകിയിരിക്കുന്ന വ്യത്യസ്ത ലോഹങ്ങളാൽ നിർമ്മിച്ച രണ്ട് പ്ലേറ്റുകളുടെയോ തണ്ടുകളുടെയോ സാന്നിധ്യം ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ പ്രവർത്തന സമയത്ത്, ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പ്രകാശനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ആനോഡിൽ ഒരു ഓക്സിഡേഷൻ പ്രക്രിയ നടക്കുന്നു.

കാഥോഡിൽ - റിഡക്ഷൻ, നെഗറ്റീവ് കണങ്ങളുടെ സ്വീകാര്യതയോടൊപ്പം. ഇലക്ട്രോണുകൾ ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലൂടെ റിഡ്യൂസിംഗ് ഏജൻ്റിൽ നിന്ന് ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റിലേക്ക് മാറ്റുന്നു.

ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ഉദാഹരണം

ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകളുടെ ഇലക്ട്രോണിക് സർക്യൂട്ടുകൾ വരയ്ക്കുന്നതിന്, അവയുടെ സാധാരണ ഇലക്ട്രോഡ് സാധ്യതയുടെ മൂല്യം അറിയേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. സിങ്കുമായുള്ള കോപ്പർ സൾഫേറ്റിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തന സമയത്ത് പുറത്തുവിടുന്ന ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു കോപ്പർ-സിങ്ക് ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ഒരു വകഭേദം നമുക്ക് വിശകലനം ചെയ്യാം.

ഈ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ ഡയഗ്രം ചുവടെ നൽകിയിരിക്കുന്നു, അതിനെ ജേക്കബ്-ഡാനിയൽ ഘടകം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. കോപ്പർ സൾഫേറ്റിൻ്റെ (കോപ്പർ ഇലക്ട്രോഡ്) ലായനിയിൽ മുക്കിയതും അതിൻ്റെ സൾഫേറ്റിൻ്റെ (സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡ്) ലായനിയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഒരു സിങ്ക് പ്ലേറ്റും ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. പരിഹാരങ്ങൾ പരസ്പരം സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നു, പക്ഷേ അവ മിശ്രണം ചെയ്യുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നതിന്, ഘടകം പോറസ് മെറ്റീരിയൽ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു പാർട്ടീഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പ്രവർത്തന തത്വം

ഒരു ഗാൽവാനിക് സെൽ എങ്ങനെയാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്, അതിൻ്റെ സർക്യൂട്ട് Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu ആണ്? അതിൻ്റെ പ്രവർത്തന സമയത്ത്, ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ട് അടയ്ക്കുമ്പോൾ, മെറ്റാലിക് സിങ്കിൻ്റെ ഓക്സിഡേഷൻ പ്രക്രിയ സംഭവിക്കുന്നു.

ഉപ്പ് ലായനിയുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന ഉപരിതലത്തിൽ, ആറ്റങ്ങൾ Zn2+ കാറ്റേഷനുകളാക്കി മാറ്റുന്നത് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലൂടെ നീങ്ങുന്ന "ഫ്രീ" ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പ്രകാശനത്തോടൊപ്പമാണ് ഈ പ്രക്രിയ നടക്കുന്നത്.

സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിൽ സംഭവിക്കുന്ന പ്രതികരണം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ പ്രതിനിധീകരിക്കാം:

ലോഹ കാറ്റേഷനുകളുടെ കുറവ് ഒരു ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡിലാണ് നടത്തുന്നത്. സിങ്ക് ഇലക്‌ട്രോഡിൽ നിന്ന് ഇവിടെ പ്രവേശിക്കുന്ന നെഗറ്റീവ് കണങ്ങൾ ചെമ്പ് കാറ്റേഷനുകളുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് അവയെ ലോഹത്തിൻ്റെ രൂപത്തിൽ അവശിഷ്ടമാക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു:

മുകളിൽ ചർച്ച ചെയ്ത രണ്ട് പ്രതികരണങ്ങൾ കൂടി ചേർത്താൽ, ഒരു സിങ്ക്-കോപ്പർ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെ പ്രവർത്തനത്തെ വിവരിക്കുന്ന ഒരു സംഗ്രഹ സമവാക്യം നമുക്ക് ലഭിക്കും.

സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡ് ആനോഡായി വർത്തിക്കുന്നു, ചെമ്പ് കാഥോഡായി വർത്തിക്കുന്നു. ആധുനിക ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകൾക്കും ബാറ്ററികൾക്കും ഒരൊറ്റ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ലായനി ഉപയോഗിക്കേണ്ടതുണ്ട്, അത് അവയുടെ ആപ്ലിക്കേഷൻ്റെ വ്യാപ്തി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും അവയുടെ പ്രവർത്തനം കൂടുതൽ സൗകര്യപ്രദവും സൗകര്യപ്രദവുമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകളുടെ തരങ്ങൾ

ഏറ്റവും സാധാരണമായത് കാർബൺ-സിങ്ക് മൂലകങ്ങളാണ്. അവർ ആനോഡുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന ഒരു നിഷ്ക്രിയ കാർബൺ കറൻ്റ് കളക്ടർ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അത് മാംഗനീസ് ഓക്സൈഡ് (4). ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അമോണിയം ക്ലോറൈഡ് ആണ്, പേസ്റ്റ് രൂപത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഇത് പടരുന്നില്ല, അതിനാലാണ് ഗാൽവാനിക് സെല്ലിനെ ഡ്രൈ എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഓപ്പറേഷൻ സമയത്ത് "വീണ്ടെടുക്കാനുള്ള" കഴിവാണ് അതിൻ്റെ സവിശേഷത, അത് അവരുടെ പ്രവർത്തന കാലയളവിൻ്റെ ദൈർഘ്യത്തെ നല്ല രീതിയിൽ സ്വാധീനിക്കുന്നു. അത്തരം ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ വിലയുണ്ട്, പക്ഷേ കുറഞ്ഞ ശക്തിയുണ്ട്. താപനില കുറയുമ്പോൾ, അവയുടെ കാര്യക്ഷമത കുറയുന്നു, താപനില ഉയരുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ക്രമേണ വരണ്ടുപോകുന്നു.

ആൽക്കലൈൻ സെല്ലുകൾക്ക് ആൽക്കലി ലായനി ഉപയോഗിക്കേണ്ടതുണ്ട്, അതിനാൽ അവയ്ക്ക് പ്രയോഗത്തിൻ്റെ കുറച്ച് മേഖലകളുണ്ട്.

ലിഥിയം സെല്ലുകളിൽ, സജീവമായ ലോഹം ഒരു ആനോഡായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഇത് സേവന ജീവിതത്തിൽ നല്ല സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. ലിഥിയം നെഗറ്റീവ് ആണ്; അതിനാൽ, ചെറിയ അളവുകളിൽ, അത്തരം ഘടകങ്ങൾക്ക് പരമാവധി റേറ്റുചെയ്ത വോൾട്ടേജ് ഉണ്ട്. അത്തരം സംവിധാനങ്ങളുടെ പോരായ്മകളിൽ ഉയർന്ന വിലയാണ്. ലിഥിയം പവർ സ്രോതസ്സുകൾ തുറക്കുന്നത് സ്ഫോടനാത്മകമാണ്.

ഉപസംഹാരം

ഏതൊരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൻ്റെയും പ്രവർത്തന തത്വം കാഥോഡിലും ആനോഡിലും സംഭവിക്കുന്ന റെഡോക്സ് പ്രക്രിയകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ഉപയോഗിച്ച ലോഹത്തെയും തിരഞ്ഞെടുത്ത ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ലായനിയെയും ആശ്രയിച്ച്, മൂലകത്തിൻ്റെ സേവന ജീവിതവും അതുപോലെ തന്നെ റേറ്റുചെയ്ത വോൾട്ടേജിൻ്റെ മൂല്യവും മാറുന്നു. നിലവിൽ, വളരെ നീണ്ട സേവന ജീവിതമുള്ള ലിഥിയം, കാഡ്മിയം ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകൾക്ക് ആവശ്യക്കാരുണ്ട്.

O.S.ZAYTSEV

രസതന്ത്ര പുസ്തകം

സെക്കൻഡറി സ്കൂൾ അധ്യാപകർക്ക്,
പെഡഗോഗിക്കൽ സർവ്വകലാശാലകളിലെ വിദ്യാർത്ഥികളും 9-10 ഗ്രേഡുകളിലെ സ്കൂൾ കുട്ടികളും,
രസതന്ത്രത്തിലും പ്രകൃതി ശാസ്ത്രത്തിലും തങ്ങളെത്തന്നെ സമർപ്പിക്കാൻ ആരാണ് തീരുമാനിച്ചത്

വായനയ്‌ക്കുള്ള ടെക്‌സ്‌റ്റ്‌ബുക്ക് ടാസ്‌ക് ലബോറട്ടറി പ്രായോഗിക ശാസ്ത്രീയ കഥകൾ

തുടർച്ച. നമ്പർ 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002 കാണുക;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24, 29, 30, 31, 34/2004

§ 8.2. മെറ്റൽ-സൊല്യൂഷൻ ഇൻ്റർഫേസിലെ പ്രതികരണങ്ങൾ

(തുടർച്ച)

നമുക്ക് രണ്ട് ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ ഒരു സർക്യൂട്ട് ഉണ്ടാക്കാം, ഉദാഹരണത്തിന്, ചെമ്പ്, സിങ്ക്. അത്തരമൊരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിനുള്ള മൂന്ന് ഓപ്ഷനുകൾ നമുക്ക് ചർച്ച ചെയ്യാം.
ആദ്യ ഓപ്ഷൻ ഞങ്ങൾക്ക് രസകരമാകില്ലെന്ന് ഉടൻ തന്നെ പറയാം. സിങ്ക്, കോപ്പർ പ്ലേറ്റുകൾ അവയുടെ ലവണങ്ങൾ - സിങ്ക്, കോപ്പർ സൾഫേറ്റുകൾ (ചിത്രം 8.6) എന്നിവയുടെ ഒരു ലായനി ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ഗ്ലാസിലേക്ക് താഴ്ത്താം. വോൾട്ടേജ് അളക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു ഉപകരണത്തിലൂടെ ഇലക്ട്രോഡുകളെ കണ്ടക്ടറുകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കാം - ഒരു വോൾട്ട്മീറ്റർ, ഇത് ചിത്രത്തിൽ “ബി” ചിഹ്നത്താൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.

സിങ്കും ചെമ്പും അവയുടെ അയോണുകളെ ലായനിയിലേക്ക് അയയ്ക്കുന്നു, പക്ഷേ അനുബന്ധ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സന്തുലിതാവസ്ഥ ലോഹങ്ങളിലേക്ക് മാറുന്നു, കാരണം അവ ശുദ്ധമായ വെള്ളത്തിലല്ല, മറിച്ച് ഈ ലോഹങ്ങളുടെ അയോണുകൾ അടങ്ങിയ ലായനിയിലാണ്. ഇതൊക്കെയാണെങ്കിലും, സിങ്കിന് അയോണുകളെ ലായനിയിലേക്ക് അയയ്ക്കാനുള്ള ഉയർന്ന കഴിവുണ്ട് കൂടാതെ ഉയർന്ന നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് സാധ്യതയുമുണ്ട്. അതിനാൽ, ചെമ്പ് അയോണുകൾ സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് കുതിക്കും, കൂടാതെ സിങ്കിൽ ചെമ്പ് രൂപം കൊള്ളുന്നു:

Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu.

ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പരിവർത്തനം സിങ്കിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നേരിട്ട് സംഭവിക്കുന്നു, പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഒരു സാധ്യതയുള്ള വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകില്ല, വോൾട്ട്മീറ്റർ വോൾട്ടേജ് കാണിക്കില്ല.
അനുഭവം മാറ്റാം. പാത്രത്തിൽ പോറസ് സെറാമിക്സ് കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു വിഭജനം സ്ഥാപിക്കാം (ചിത്രം 8.7).

ഇലക്ട്രോണുകൾ സിങ്ക് ഉപേക്ഷിച്ച് ഒരു ചാലകത്തിലൂടെ ഒരു വോൾട്ട് മീറ്ററിലൂടെ ചെമ്പിലേക്ക് സഞ്ചരിക്കുന്നു, അവിടെ അവ ചെമ്പ് അയോണുകളുമായി ഇടപഴകുന്നു, അതിൻ്റെ ഫലമായി ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നു. അതേ സമയം, സിങ്ക് അയോണുകൾ ലായനിയിലേക്ക് കടന്നുപോകുന്നു.
പോറസ് പാർട്ടീഷൻ കോപ്പർ അയോണുകൾ സിങ്കിനെ സമീപിക്കുന്നത് തടയുകയും അതുവഴി കണ്ടക്ടറിലൂടെ പകരം സിങ്കിൽ നിന്ന് കോപ്പർ അയോണുകളിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ നേരിട്ടുള്ള കൈമാറ്റം തടയുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രതികരണം പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, സിങ്ക് അയോണുകൾ സിങ്കിൽ നിന്ന് ചെമ്പിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു, ചെമ്പ് അയോണുകളിലും ഇത് സംഭവിക്കുന്നു.
ഒരു പോറസ് സെപ്തം പരിഹാരങ്ങൾ നന്നായി കലർത്തുന്നത് തടയുന്നില്ല, കൂടാതെ, ഒരു പോറസ് സെപ്തം ഉള്ള പാത്രങ്ങളുടെ നിർമ്മാണം ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, അതിനാൽ നിങ്ങൾക്ക് ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ തുടരാം. നമുക്ക് രണ്ട് ഗ്ലാസുകൾ എടുക്കാം, അവയിലേക്ക് പരിഹാരങ്ങൾ ഒഴിക്കുക, അത് ഞങ്ങൾ ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ബ്രിഡ്ജുമായി ബന്ധിപ്പിക്കും - പൊട്ടാസ്യം ക്ലോറൈഡിൻ്റെ പൂരിത ലായനിയിൽ നിറച്ച U- ആകൃതിയിലുള്ള ഗ്ലാസ് ട്യൂബ് (ചിത്രം 8.8).
പാലത്തിൽ നിന്ന് ദ്രാവകം ഒഴുകുന്നത് തടയാൻ ട്യൂബുകളുടെ അറ്റത്ത് പരുത്തി കൈലേസുകൾ തിരുകുന്നു.

അതിനാൽ, പോറസ് പാർട്ടീഷൻ ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ബ്രിഡ്ജ് ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു. അതിൽ ക്ലോറൈഡ് അയോണുകൾ സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിലേക്കും പൊട്ടാസ്യം അയോണുകൾ കോപ്പർ ഇലക്ട്രോഡിലേക്കും നീങ്ങുന്നു. പാലം ഇലക്ട്രോഡ് ഇടങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്നു, സിങ്ക്, കോപ്പർ അയോണുകളുടെ ചലനം മൂലം വൈദ്യുതചാലകത തടയുന്നു, കൂടാതെ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത പരിഹാരങ്ങൾ സമ്പർക്കം വരുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന സാധ്യത കുറയ്ക്കുന്നു. അയോണുകൾ വ്യത്യസ്ത വേഗതയിൽ നീങ്ങുമ്പോൾ, പൊട്ടാസ്യം അയോണുകളും ക്ലോറൈഡ് അയോണുകളും ഏതാണ്ട് ഒരേ വേഗതയിൽ നീങ്ങുമ്പോൾ അധിക സാധ്യതകൾ ഉണ്ടാകുന്നു.
സ്റ്റാൻഡേർഡ് ചെമ്പ്, സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡുകളിൽ നിന്ന് ഒരു സർക്യൂട്ട് ഉണ്ടാക്കാം (ചിത്രം 8.8 കാണുക) (ലായനികളിലെ ലോഹ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത 1 mol / l ആണ്). ഈ ഗാൽവാനിക് സെല്ലിലെ പ്രതികരണത്തിൻ്റെ ദിശയും അതിൻ്റെ EMF-ലും നമുക്ക് നിർണ്ണയിക്കാം:

സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ സാധ്യതകൾക്ക് നെഗറ്റീവ് ചിഹ്നമുണ്ട്, കൂടാതെ ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ സാധ്യതയ്ക്ക് പോസിറ്റീവ് ചിഹ്നമുണ്ട്. തൽഫലമായി, സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡിന് ഇലക്ട്രോണുകൾ ദാനം ചെയ്യാനുള്ള കൂടുതൽ കഴിവുണ്ട്, കൂടാതെ ഒരു വിപരീത ദിശയിലുള്ള പ്രതികരണം അതിൽ സംഭവിക്കും, കൂടാതെ ചെമ്പ് ഇലക്ട്രോഡ് ഇലക്ട്രോണുകളെ സ്വീകരിക്കും:

അങ്ങനെ, ചെമ്പ് സൾഫേറ്റിൻ്റെ ലായനിയിൽ സിങ്ക് ലോഹത്തിൻ്റെ ഒരു കഷണം മുക്കിയാൽ, സിങ്ക് അയോണുകളുടെ രൂപത്തിൽ ലായനിയിലേക്ക് പോകുകയും അതേ സമയം ചെമ്പിൻ്റെ ഒരു പാളി അതിൽ നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യും.
ഇലക്ട്രോഡ് സാധ്യതകളുടെ പട്ടികയിൽ ഒരു പ്രതികരണമുണ്ട്:

2H + (10 -7 M, വെള്ളം) + 2 ഇ= എച്ച് 2 (ഗ്രാം.), ഇ= –0.41 വി.

വെള്ളത്തിലെ ഹൈഡ്രജൻ ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ സാധ്യതയാണിത്. മുകളിലുള്ള പട്ടികയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന എല്ലാ ലോഹങ്ങളും ഉയർന്ന നെഗറ്റീവ് മൂല്യങ്ങളുള്ള ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലുകൾ വെള്ളവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ഹൈഡ്രജൻ രൂപപ്പെടണം ("പിരിച്ചുവിടുക"). എന്നാൽ ഇരുമ്പ്, ക്രോമിയം, സിങ്ക്, അലുമിനിയം എന്നിവ സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ വെള്ളവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നില്ലെന്ന് നിങ്ങൾക്ക് നന്നായി അറിയാം. മഗ്നീഷ്യം ചൂടുവെള്ളവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു, സോഡിയം, കാൽസ്യം, പൊട്ടാസ്യം, ലിഥിയം എന്നിവ സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ വെള്ളവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഇരുമ്പ്, ക്രോമിയം, സിങ്ക്, അലുമിനിയം എന്നിവയിൽ മോശമായി ലയിക്കുന്ന ഓക്സൈഡ് ഫിലിമുകൾ രൂപം കൊള്ളുന്നു, ഇത് ലോഹത്തിലേക്ക് വെള്ളം പ്രവേശിക്കുന്നത് തടയുന്നു. ഓക്സൈഡ് പാളി നീക്കം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഈ ലോഹങ്ങളുടെ ജലവുമായുള്ള ഇടപെടൽ ആരംഭിക്കുന്നു. സോഡിയം, കാൽസ്യം, പൊട്ടാസ്യം, ലിഥിയം എന്നിവയുടെ ഓക്സൈഡുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഹൈഡ്രോക്സൈഡുകൾ വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്നതും ലോഹങ്ങളെ വെള്ളവുമായുള്ള സമ്പർക്കത്തിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുന്നില്ല.
ഇലക്‌ട്രോഡ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ, പൊട്ടൻഷ്യലുകൾ, ഇഎംഎഫ് എന്നിവയ്‌ക്ക്, റെഡോക്‌സ് പ്രതികരണങ്ങൾക്കായി ഞങ്ങൾ മുമ്പ് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ എല്ലാ ഫോർമുലകളും ബാധകമാണ്:

ജി=–nEF= എൻ – ടിഎസ് = –RT ln കെ=–nE 96 484 = –2,303 8,314 ടി lg TO.

സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം കണക്കാക്കുമ്പോൾ, സ്ഫടിക ഘട്ടങ്ങൾ (ലോഹങ്ങൾ) സന്തുലിത സ്ഥിരമായ പദപ്രയോഗത്തിൽ എഴുതിയിട്ടില്ലെന്ന് ഓർമ്മിക്കുക, കാരണം ഒരു സ്ഫടിക പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രത അതിൻ്റെ അളവിനെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല, അതായത്. സ്ഥിരമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്:

ഇലക്ട്രോഡ് സാധ്യതകളും ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഇഎംഎഫും അയോൺ സാന്ദ്രതയെയും മാധ്യമത്തിൻ്റെ പിഎച്ച്യെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. അതിനാൽ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് വ്യവസ്ഥകൾക്കായി പലപ്പോഴും പ്രവചിക്കപ്പെടുന്ന പ്രക്രിയയുടെ ദിശ ഈ സാഹചര്യങ്ങളിൽ സംഭവിക്കുന്നവയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ല.

നിലവാരമില്ലാത്ത സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഒരു പ്രതികരണത്തിൻ്റെ ദിശ എങ്ങനെ നിർണ്ണയിക്കും എന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾക്ക്, ഹൈസ്കൂളിനുള്ള രസതന്ത്ര പാഠപുസ്തകങ്ങൾ കാണുക.

പുതിയതും മറന്നുപോയതുമായ ആശയങ്ങളുടെയും വാക്കുകളുടെയും പട്ടിക