Типы гальванических элементов

Гальванические элементы, непосредственно преобразующие энергию химического процесса в электрическую, называется химическими. Она состоит из неодинаковых электродов и, следовательно, для них характерна различная химическая природа электродных реакций. Элементы, состоящие из одинаковых электродов, называются концентрационными. В этих элементах в электрическую энергию превращается работа процесса выравнивания активностей окисленной и восстановленной форм реагирующего вещества в обоих электродах. Элементы, в которых один и тот же раствор электролита является общим для обоих электродов, называют элементами без переноса. У них отсутствует диффузионный скачок потенциала. В противном случае говорят од элементах с переносом, имея в виду перенос ионов на границе контакта двух различных растворов.

Химические элементы

К химическим элементам с переносом относятся элемент Даниэля—Якоби:

Если устранить диффузионный потенциал, то ЭДС этого элемента равна:

Примером химического элемента без переноса может служить элемент Вестона

состоящий из электрода I рода — 12,5%-ая амальгама кадмия (раствор кадмия в ртути) и электрода II рода — ртутно-сульфатного. ЭДС этого элемента незначительно зависит от температуры и устойчива во времени, поэтому элемент Вестона широко используется в электрохимической практике как источник стандартной ЭДС.

ЭДС выражается уравнением:

Концентрационные элементы

Концентрационные элементы может работать как источник ЭДС до тех пор, пока активности окисленной (или восстановленной) форм реагирующего вещества в обоих электродах не выравнивается. Для этих элементов , так как стандартные потенциалы электродов равны между собой. Примером элементас переносом ионов являются элемент

<

Серебряный электрод, погруженный в разбавленный раствор с активностью ионов серебра а₁, растворяется и приобретает при этом отрицательный заряд. В более концентрированном растворе с активность ионов серебра а₂, наоборот, на электроде выделяется , сообщая ему положительный заряд.

ЭДС этого элемента, без учета диффузионного потенциала,

Также элементы нашли применение при решении ряда теоретических и практических задач: при определении произведений растворимости, констант реакций комплексообразования и др.

К концентрационным элементам без переноса относятся , например, элементы из двух хлорных электродов с различным давлениями газа в электродах и общим раствором электролита (НСl).

<

Как обычно, на отрицательном электроде будет протекать реакция окисления:

на положительном — реакция восстановления:

.

Суммарный процесс — выравнивание давлений газа в электродах, приводящее к возникновению ЭДС, величина которой равна:

Химические источники тока

К достоинствам химических источников тока относятся высокий КПД, бесшумность, безвредность, возможность использования в космосе и под водой, в переносных устройствах, на транспорте и т.д.

К химическим источникам тока относятся гальванические элементы, аккумуляторы и топливные элементы.