А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Елемент - вольт

Елемент Вольта і будь-які інші хімічні джерела струму завжди містять електроди, що складаються з провідників першого роду - металів, графіту і деяких інших речовин. Провідники першого роду характеризуються електронною провідністю. Проходження струму через них пояснюється пересуванням електронів. В хімічні джерела струму через тверді речовини з; електронну провідність здійснюється відведення або підведення електронів до реагує речовин. 
Елемент Вольта і будь-які інші хімічні джерела струму завжди містять електроди, що складаються з провідників першого роду - металів, графіту та інших речовин. Провідники першого роду характеризуються електронною провідністю.

Елемент Вольта складається з мідної та цинкової пластин, занурених в розбавлений розчин сірчаної кислоти. Внаслідок виділення на мідному електроді газоподібного водню (поляризація, див. 8.5) елемент Вольта не володіє постійною напругою. 
В елементі Вольта причиною поляризації мідного електрода є виділення на ньому газоподібного водню. В інших гальванічних елементах основною причиною поляризації теж є виділення газів, головним чином водню. Зауважимо, що поляризація електродів виникає і при електролізі, крім тих випадків, коли анод розчиняється в електроліті.

Елемент Грені. Електроди-вугілля (анод і цинк (катод - занурені в розчин сірчаної кислоти, до якої доданий двухромовокіс-лий калій. В елементі Вольта позитивним полюсом служить мідь.

Для виготовлення елемента Вольта потрібна пластинка з амальгованих цинку. Ретельно очистити поверхню цинкової пластинки наждачним папером, промити водою, а потім спиртом і знову водою.

Елемент Вольта. При роботі елемента Вольта газоподібний водень покриває мідну пластину і не дає іонів водню-розряджатися. Тому у мідного електрода скупчуються позитивні іони, які відштовхують інші іони водню і цим послаблюють ток в елементі. Таким чином, в елементі Вольта причиною поляризації мідного електрода є виділення на ньому газоподібного водню.

При замиканні елемента Вольта на зовнішній ланцюг, що містить амперметр, легко помітити. Через кілька хвилин після замикання величина струму падає в кілька разів. Таким чином, елемент Вольта виявляється непридатним для отримання постійного по величині струму. У чому ж полягає причина зменшення струму.

Виникнення паразитних струмів в гальванічному елементі. При замиканні елемента Вольта на зовнішній ланцюг, що містить амперметр, легко помітити, що показання амперметра не залишаються постійними, а безперервно робляться все менше і менше. Через кілька хвилин після замикання величина струму падає в кілька разів.

Виникнення паразитних струмів в гальванічному елементі. При замиканні елемента Вольта на зовнішній ланцюг, що містить амперметр, легко помітити що свідчення амперметра не залишаються постійними, а безперервно робляться все менше і менше. Через кілька хвилин після замикання величина струму падає в кілька разів. Таким чином, елемент Вольта виявляється непридатним для отримання постійного по величині струму. У чому ж полягає причина зменшення струму.

У разі елемента Вольта (§ 6) електроди з цинку і міді занурені в розчин сірчаної кислоти, який не містить ні іонів цинку, ні іонів міді. Однак це має місце тільки в перший момент після занурення. Надалі ж цинк і мідь входять в розчин, так що цей випадок принципово не відрізняється від розглянутого вище.

Схема гальванічного елемента. В даний час елемент Вольта не застосовується, так як створені більш досконалі елементи.

Чи покращиться якість елемента Вольта, et H видалити водень з позитивного електрода механічно, напри - Йер, все Час протираючи мідну пластину жорсткої щіточкою.

Чи покращиться якість елемента Вольта, якщо видаляти водень з позитивного електрода механічно, наприклад, весь час протираючи мідну пластину жорсткої щіточкою.

Робота цього елемента аналогічна роботі елемента Вольта: іони Н рухаються до берегів щілини (катод), рекомбинируют там в молекули (2Н 2е - Н2), нейтралізуючи електрони, і утворюють газоподібний шар; іони SOi пов'язують в розчині іони Zn, які переходять в розчин, залишаючи свої електрони на цинковій аноді.

В результаті цього електрорушійна сила елемента Вольта безперервно падає. Зсув величини потенціалу позитивного електрода в сторону більш негативних значень називається поляризацією і може бути обумовлено поряд із зазначеними вище та іншими причинами. Наприклад, замедленностью реакції розряду іонів на електроді, яка вимагає додаткового напруження. Процес усунення поляризації називається деполяризацією.

Розглянемо процеси, що протікають в елементі Вольта при розряді.
 Гальванічний елемент Якобі - Даніеля. Розчини раз. Активний електрод (цинк в елементі Вольта) також піддається поляризації, але в значно меншому ступені і в зворотному напрямку - в тому сенсі, що в міру роботи елемента і збільшення концентрації іонів металу перехід в розчин нових іонів сповільнюється, і потенціал електрода стає більш позитивним.

Розглянемо процеси, що протікають в елементі Вольта при розряді. Розрядом називається отримання електричної енергії від хімічного джерела струму при підключенні до нього навантаження. Атоми цинку втрачають електрони і переходять у вигляді іонів в розчин через кордон цинк - розчин. Таким чином, на цинковій пластині відбувається окислення цинку. Електрони переходять через зовнішній ланцюг до мідній пластині і нейтралізують позитивні іони водню, що підійшли до цієї пластині через кордон розчин - мідь. Утворилися атоми водню об'єднуються в молекули, на поверхні міді спостерігається виділення бульбашок газоподібного водню.

У процесі генерування струму цинкова пластинка елемента Вольта розчиняється, утворюючи цинковий купорос. Коли цинк повністю витратиться, елемент перестає бути джерелом струму. Таким чином, гальванічний елемент працює за рахунок власної хімічної енергії. У ньому здійснюється незворотний процес безпосереднього перетворення енергії хімічних реакцій Б електричну jiicprmo постійного струму.

Найпростішим первинним (гальванічним) елементом є елемент Вольта (фіг.

До вправи. Якщо ланцюг складена, наприклад, з елементів Вольта, то мідний електрод кожного елемента має потенціал на 1 + 1 вольта вище, ніж цинковий електрод того ж елемента.

Найпростішим гальванічним елементом, що мали деяке поширення, є елемент Вольта. Він складається з двох пластин - цинкової і мідної, опущених в водний розчин сірчаної кислоти. Частина молекул сірчаної кислоти у воді розпадається на позитивні ( 2Н) і негативні (SO4) іони. Цинкова пластинка під дією хімічних сил розчиняється в електроліті.

На рис. 7 показаний один з найпростіших елементів - елемент Вольта. Він складається з мідної та цинкової пластин, званих електродами елемента, занурених у слабкий водний розчин сірчаної кислоти. Мідь заряджається'дний розчин H SO позитивно, а цинк - негативно. Позитивний електрод часто називають анодом, а негативний - катодом.

Як приклад незворотного гальванічного елемента можна привести так званий елемент Вольта, в якому використовуються мідний і цинковий електроди, занурені в слабкий розчин сірчаної кислоти. Якщо включити цей елемент в електричний ланцюг, то струм в ланцюзі буде йти від мідного електрода до цинкового; при цьому цинк розчиняється в кислоті, а на мідному електроді виділяється водень. Отже, процес в цьому гальванічному елементі звернути не вдається - електрод не повертається початковий стан.

кожен з них розчиняється (і заряджається негативно, см. роботу елемента Вольта) до тих пір, поки його пружність розчинення НЕ буде врівноважена різницею потенціалів між ним і розчином. При цьому обидва електрода мають однакові потенціали. Приєднаємо до них зовнішнє джерело струму і пустимо через акумулятор ток зарядки, який викличе електроліз сірчаної кислоти.

Пізніше Беккерель запропонував новий тип гальванічного елемента, що представляє собою подальший етап розвитку елемента Вольта.

Спостерігаючи за показаннями вольтметра, включеного в ланцюг, можна бачити, що електрорушійна сила елемента Вольта з часом зменшується - це явище називається поляризацією. Було встановлено, що поляризація гальванічного елемента викликається зміщенням потенціалу більш активного електрода (в елементі Вольта - цинкового) в позитивну сторону, а менш активного (в елементі Вольта - мідного) - в негативну сторону. Природно, що зазначені зміщення потенціалів електродів в сторону наближення один до одного викликають зменшення електрорушійної сили. Причиною зсуву потенціалу мідного електрода елемента Вольта в негативну сторону є насичення поверхні мідного електрода воднем - утворюється своєрідний водневий електрод (стор. Виникнення е. Д. С. Зауважимо, що при зіткненні з електролітами все метали заряджаються негативно. В елементі Вольта, наприклад , і мідь і цинк переходять в розчин у вигляді позитивних іонів, і про б а електрода заряджаються негативно.

Схема процесів, що відбуваються. | Схема мідно-цинкового елемента. При роботі перших двох гальванічних елементів концентрація розчинів взятих солей в катодному просторі збільшується, а в анодному зменшується. При роботі елемента Вольта, що представляє собою цинкову і мідну пластинки в розчині сірчаної кислоти, концентрація останньої зменшується і з'являється сірчанокислий цинк у цинкового електрода.

Два електрода з різних металів, занурені в електроліт, утворюють гальванічний елемент. Наприклад, в елементі Вольта цинковий і мідний електроди занурені в водний розчин сірчаної кислоти. У перший момент розчин не містить ні іонів цинку, ні іонів міді. Однак в подальшому ці іони надходять у розчин з електродів і встановлюється динамічна рівновага. Поки електроди з'єднані один з одним проводом, потенціал електроліту однаковий у всіх точках, а потенціали електродів відрізняються від потенціалу електроліту завдяки утворюється подвійним верствам на їх кордоні з електролітом. При цьому електродний потенціал цинку дорівнює - 0763 а міді 0337 В. Електрорушійна сила елемента Вольта, що складається з цих стрибків потенціалів, буде рівна 0337 - (- 0763) 1. 10 В.

Таким чином, тут протікає процес перетворення хімічної внергіі в електричну. Розглянутий гальванічний елемент носить назву елемента Вольта.

Це має місце не для всіх комбінацій металів з електролітами. Так, наприклад, в елементі Вольта цинк розчиняється в сірчаної кислоти і при розімкненому колі, хоча і в меншій мірі. Питання про те, від чого залежить виникнення мимовільних реакцій металів з електролітами, розглядається в фізичної хімії і виходить за межі даної книги.

Як вже зазначалось, при проходженні постійного струму по електроліту електроди, занурені в нього, поляризуються. Найбільш інтенсивна поляризація спостерігається в класичному елементі Вольта. Поляризація в ньому викликає виділення водню у мідного електрода. Мідна пластина виявляється відокремленою від розчину сірчаної кислоти шаром бульбашок водню. Цей водень, будучи хорошим ізолятором, з одного боку, збільшує внутрішній опір елемента, а з іншого, знижує контактний потенціал електрода, бо потенціал водню нижче, ніж міді.

Елемент Вольта складається з мідної та цинкової пластин, занурених в розбавлений розчин сірчаної кислоти. внаслідок виділення на мідному електроді газоподібного водню (поляризація, див. 8.5) елемент Вольта не володіє постійною напругою.

Спостерігаючи за показаннями вольтметра, включеного в ланцюг, можна бачити, що електрорушійна сила елемента Вольта з часом зменшується - це явище називається поляризацією. Було встановлено, що поляризація гальванічного елемента викликається зміщенням потенціалу більш активного електрода (в елементі Вольта - цинкового) в позитивну сторону, а менш активного (в елементі Вольта - мідного) - в негативну сторону. Природно, що зазначені зміщення потенціалів електродів в сторону наближення один до одного викликають зменшення електрорушійної сили. Причиною зсуву потенціалу мідного електрода елемента Вольта в негативну сторону є насичення поверхні мідного електрода воднем - утворюється своєрідний водневий електрод (стор. Спостерігаючи за показаннями вольтметра, включеного в ланцюг, можна бачити, що електрорушійна сила елемента Вольта з часом зменшується - це явище називається поляризацією. Було встановлено, що поляризація гальванічного елемента викликається зміщенням потенціалу більш активного електрода (в елементі Вольта - цинкового) в позитивну сторону, а менш активного (в елементі Вольта - мідного) - в негативну сторону. Природно, що зазначені зміщення потенціалів електродів в сторону наближення один до одного викликають зменшення електрорушійної сили. причиною зміщення потенціалу мідного електрода елемента Вольта в негативну сторону є насичення поверхні мідного електрода воднем - утворюється своєрідний водневий електрод (стор.

Перший гальванічний елемент був створений в 1799 р італійським фізиком А. Елемент Вольта, що складається з цинкового і мідного електродів, занурених у розбавлений розчин сірчаної кислоти, працює вкрай нетривалий час. Пояснюється це тим, що потенціал катода зменшується, отже, зменшується і різниця потенціалів гальванічного елемента.

У 1793 р Вольта запропонував гальванічний елемент, що складається з посудини з розбавленою сірчаною кислотою, в яку занурені дві металеві пластини - одна цинкова, а інша мідна. Такий елемент, як показує досвід, працює тільки дуже короткий проміжок часу, так як внаслідок утворення газоподібного водню на обох електродах напруга елемента швидко падає і сила струму в зовнішньому ланцюзі стає практично рівною нулю. Тому елемент Вольта практичного застосування не знайшов і має тільки історичне значення.

Електроди, на яких протікають процеси окислення, що супроводжуються утворенням позитивних і розрядом негативних іонів, називаються анодами. Електроди, на яких протікають процеси відновлення, що супроводжуються утворенням негативних або розрядом позитивних іонів, називаються катодами. В елементі Вольта анодом (негативним електродом) є цинкова пластина, а катодом (позитивним електродом) - мідна. Крім електродів, будь-який хімічний джерело струму містить розчинений у воді, а в окремих випадках - розплавлений або твердий електроліт. На відміну від провідників першого роду розчини електролітів, або провідники другого роду, характеризуються іонною провідністю. До електролітів належать розчинні у воді або іншому розчиннику солі; луги і кислоти. Проходження струму через провідники другого роду пояснюється пересуванням іонів. Розчини електролітів зазвичай в технічній літературі і на виробництві хімічних джерел струму не зовсім точно називають просто електролітами.

В хімічні джерела струму через тверді речовини з електронною провідністю здійснюється відведення або підведення електронів до реагує речовин. Електроди, на яких відбуваються процеси окислення, називаються анодами, а електроди, на яких відбуваються процеси відновлення, - катодом. В елементі Вольта анодом (негативним електродом) є цинкова пластина, а катодом (позитивним електродом) - мідна.

Для того щоб працював гальванічний елемент, не обов'язково занурювати металеві пластинки в розчини своїх солей. Необхідно тільки, щоб в растноре електроліту знаходився окислювач, здатний прийняти електрони, що надходять на позитивний електрод від негативного. Наприклад, елемент Вольта складається з цинкового і мідного електродів, занурених у розчин сірчаної кислоти.

При замиканні елемента Вольта на зовнішній ланцюг, що містить амперметр, легко помітити. Через кілька хвилин після замикання величина струму падає в кілька разів. Таким чином, елемент Вольта виявляється непридатним для отримання постійного по величині струму. У чому ж полягає причина зменшення струму.

При замиканні елемента Вольта на зовнішній ланцюг, що містить амперметр, легко помітити що показання амперметра не залишаються постійними, а безперервно робляться все менше і менше. Через кілька хвилин після замикання величина струму падає в кілька разів. Таким чином, елемент Вольта виявляється непридатним для отримання постійного по величині струму. У чому ж полягає причина зменшення струму.

При протіканні струму в цьому елементі відбувається концентрационная поляризація негативного електрода, викликана розчиненням цинку, і хімічна поляризація мідного електрода. Поляризація називається хімічної в тому випадку, коли вона викликається зміною хімічної природи електрода. Так, в елементі Вольта поверхню мідного електрода насичується воднем і утворюється водневий електрод, потенціал якого нижчий, ніж потенціал мідного електрода.

При протіканні струму в цьому елементі відбувається концентрационная поляризація негативного електрода, викликана розчиненням цинку, і хімічна поляризація мідного електрода. Поляризація називається хімічної тоді, коли вона викликається зміною хімічної природи електрода. Так, в елементі Вольта поверхню мідного електрода насичується воднем і утворюється водневий електрод потенціал якого нижчий, ніж потенціал мідного електрода.

При роботі елемента Вольта газоподібний водень покриває мідну пластину і не дає іонів водню-розряджатися. Тому у мідного електрода скупчуються позитивні іони, які відштовхують інші іони водню і цим послаблюють ток в елементі. Таким чином, в елементі Вольта причиною поляризації мідного електрода є виділення на ньому газоподібного водню.

Електричне коло з гальванічним елементом. Будемо вважати, що під час відсутності струму в елементі не відбувається ніяких хімічних реакцій. Це має місце не для всіх комбінацій металів з електролітами. Так, наприклад, в елементі Вольта цинк розчиняється в сірчаної кислоти і при розімкненому колі, хоча і в меншій мірі.