Гальваническая цепь

Гальваническая цепь представляет собой замкнутую систему, состоящую из двух электродов, соединенных между собой внешней цепью – электронный проводник (металл) и внутренней цепью – ионный проводник (растворы электролита, соединенные солевым мостиком). В гальванической цепи происходит превращение химической энергии процессов окисления и восстановления в электрическую энергию. В гальванической цепи различают электроды: анод и катод.

А нодом в электрохимии называется электрод, на котором протекает реакция окисления, т.е. отдача электронов.

В гальванической цепи анод заряжен отрицательно, и он посылает электроны во внешнюю цепь. Анодом всегда является электрод, материал которого легче окисляется, например, более активный металл. В отличие от анода, анодный раствор из-за накопления в нем избытка катионов заряжается положительно.

К атодом в электрохимии называется электрод, на котором протекает реакция восстановления, т.е. присоединение электронов.

В гальванической цепи катод заряжен положительно, и он получает электроны из внешней цепи. Катодом является электрод из менее активного металла, катионы которого легче восстанавливаются. В отличие от катода, катодный раствор в гальванической цепи заряжается отрицательно из-за накопления в нем анионов.

Необходимо всегда помнить, что при рассмотрении электролиза (когда электрическая энергия превращается в химическую) характер процессов, протекающих на электродах, сохраняется, а знаки анода и катода изменяются на противоположные.

При условном обозначении гальванической цепи анод записывается слева, катод справа. Граница раздела между электродом и раствором, в который он опущен, обозначается одной чертой, а электролитический мостик, соединяющий анодный и катодный растворы, обозначается двумя чертами:

– Анод Анодный Катодный Катод +

раствор раствор

анионы

катионы

При замыкании гальванической цепи в ней из-за пространственного разделения реакций окисления (анод) и восстановления (катод) происходит направленное движение электронов от анода к катоду по внешней цепи, а ионов – по внутренней цепи (электролитическому мостику). Вследствие возникновения направленного движения заряженных частиц в гальванической цепи имеет место превращение химической энергии окислительно-восстановительных реакций в электрическую. Таким образом, гальванические цепи могут быть химическими источниками тока.

Способность гальванической цепи к переносу электрических зарядов характеризуется электродвижущей силой (ЭДС).

Э ДС гальванической цепи определяется как разность потенциалов катода и анода: .

В гальванической цепи, работающей самопроизвольно, потенциал анода всегда меньше потенциала катода, и ее ЭДС – величина положительная (Е > 0).

Величина стандартного электродного потенциала металла характеризует его способность отдавать электроны и имеет постоянное для каждого металла значение. Стандартные электродные потенциалы металлов приведены в таблице 25.

Таблица 25