電気化学セルの種類

はじめに

電気化学は、化学エネルギーから電気エネルギーへの相互変換、およびその逆に関係する化学の一分野です。これらの変換を実行するために、さまざまな種類の電気化学セルが使用されます。

電気化学セルには次の 2 種類があります。

ダニエルセルの建設/作業 –

ビーカーの左側では、Zn ロッドが硫酸亜鉛溶液に浸されています。別のビーカーの右側では、Cu ロッドが硫酸銅溶液に浸されています。 2本のロッドは導線を使用して接続されています。 Zn ロッドで発生した自発的な化学反応では、Zn が酸化されました。溶液にZnイオンを混入し、ロッドに電子（マイナス電荷）を蓄積。そして、それらの電子が蓄積して Cu ロッドに移動し、硫酸銅溶液の還元を引き起こします。このプロセスは続き、電子は Zn から Cu に流れ、電流は逆方向、つまり Cu から Zn に流れました。

しばらくして、ダニエル独房で問題が発生しました。左のハーフセルでは、Zn2+ イオンが溶液中に蓄積されていましたが、その後、正電荷の濃度が溶液中で増加し、ロッド上の電子をそれ自体に向かって引き寄せ始めました。 ZnロッドからCuロッドへ。同様に、右側の半電池では、溶液中の硫酸イオンの濃度が増加し、電子の内向きの流れがさらに制限されました。

この問題は、ソルト ブリッジを使用することで解決されました .これは、寒天溶液中の KCl、KNO3、K2SO4 などの不活性電解質で満たされた逆 U 字型のチューブです。塩橋は、不活性電解質の負電荷を左側の半電池に提供し、過剰な正電荷を中和しますが、不活性電解質の正電荷を右側の半電池に提供し、過剰な負電荷を中和します。したがって、半電池の中性を維持し、電子の流れを可能にすることで回路を完成させます。

塩橋で使用される電解質には 2 つの条件があります。

塩橋の機能:

• 2 つのハーフセルのソリューションを接続して回路を完成させます。
• 2 つの液体の接合部の電位差である液間電位差を最小限に抑えます。
• 継続的な流れまたは電流の生成を可能にするために、溶液の電気的中性を維持します。
• 塩橋を取り除くと、電圧がゼロになります。
• 2 つの電解液が機械的に混合するのを防ぎます。

ダニエル・セルの代表 –

アノードは左側に、カソードは右側に書かれています。垂直線は、2 つのフェーズ間の接触を示します。セルのアノードは、最初に金属を書き、次に電解液中に存在する金属イオンで表されます。どちらも縦線で区切られています。モル濃度は、イオンの式の後の括弧内に書かれています。

電解セル –

別のタイプの電気化学セルは、電解セルです。これらのセルは、電気化学セルの反対です。ここで、電流は化学反応を実行するために使用されます。

電解液を入れた容器に、電池を使って陽極と陰極を取り付けます。アノードはバッテリーのプラス半分に接続され、カソードはバッテリーのマイナス半分に接続されます。電流を供給すると、イオンは反対極性の電極に向かって移動し、酸化と還元を受けます。ここで、陽極は正に帯電しているため、還元が起こります。陰極はマイナスに帯電し、酸化が起こります。電解セルで起こる酸化還元反応は非自発的であり、電流が供給された場合にのみ起こります。

結論

電気化学セルとそのタイプは、化学産業と私たちの日常生活に不可欠です。リモコンや時計などに使われている電池がその一例です。ガルバニ電池は、自発的な化学反応によって生成されたエネルギーを使用して電流を生成しますが、電解電池では、供給された電流が非自発的反応を促進します。