ガルバニ電池は、自発的な酸化還元プロセスを使用して化学エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスです。ガルバニ電池は、レドックス反応で電子輸送によって放出される電気エネルギーを利用して、有益な電気的仕事を行います。 Luigi Galvani は 1780 年に、2 つの異なる金属 (銅と亜鉛など) が接触し、両方が同時にカエルの脚の筋肉の 2 つの別々の領域に接触すると、カエルの脚が収縮して回路を閉じることを発見しました。本質的に、ガルバニ電池は、イオンに保持されている化学エネルギーを電流の形で電気エネルギーに変換するために使用されます。例えば、電池は、電気エネルギーの化学的生成および貯蔵に使用される 1 つまたは複数のガルバニ電池のパッケージです。ガルバニ電池は腐食防止にも役立ちます。ガルバニ電池は、任意の 2 つの金属から作ることができます。 2 つの金属が接触すると、一方が陽極として機能し、もう一方が陰極として機能し、より陽極的な金属のガルバニック腐食が発生します。
ガルバニ電池の働き
ガルバニ電池は単純な方法で動作します。これには、副産物として電気エネルギーを生成する化学プロセスが伴います。酸化還元反応中、ガルバニ電池は電子エネルギー移動を使用して化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。
ガルバニ電池が酸化と還元の過程で半反応を起こし、それぞれをワイヤーでつないで電子の流れを分断し、そのワイヤーを介して電子が流れる経路を作る能力を利用しています。この電子の動きを電流と呼びます。このタイプの電流は、回路を完成させ、テレビや時計などの任意のデバイスでその出力を取得するために、ワイヤを介して流れるように生成される場合があります。
ガルバニ電池のセットアップ
ガルバニ電池を構築するには、次の手順を実行する必要があります。理想的には、セルには 2 つの電極があります。これらの電極の 1 つである陰極は正に帯電し、もう 1 つの陽極は負に帯電する必要があります。
これらの 2 つの電極は、ガルバニ電池の 2 つの重要なコンポーネントになります。還元の半反応は陰極で起こり、酸化の半反応は陽極で起こります。前述のように、任意の 2 つの金属を利用して化学反応を開始できます。
例を使ってガルバニ電池を理解する
化学反応に関与する2つの金属が亜鉛と銅であるとしましょう.化学プロセスの結果、亜鉛は 2 つの電子を失います。これは銅に吸収され、元素銅に変換されます。これらの 2 つの金属は別々の容器に入れられ、導線で接続されるため、電流が生成され、すべての電子が一方の金属から他方の金属に移動します。
同時に、2 つの金属は、この例では硫酸亜鉛と硫酸銅などの塩溶液に沈めなければなりません。この場合、2 つのソリューションは直接混合されるのではなく、ブリッジまたはメディアによってリンクされます。この媒体は、イオンの輸送を担うと同時に、2 つの溶液が結合しないようにします。
このブリッジは、電荷を運ぶための回路を完成させるのに役立ち、金属を含む容器内の溶液が中性を保ち、混ざらないようにします。酸化と還元の際に起こる酸化還元反応を妨げない限り、塩橋が化学プロセスで利用されるかどうかは問題ではありません。
ガルバニック腐食
金属の電気化学的劣化は、ガルバニック腐食として知られています。 2 つの異なる金属が塩水などの電解質の存在下で互いに接触すると、腐食が発生します。これにより、ガルバニ電池が形成され、水素ガスがより貴な (活性の低い) 金属上に発生します。生成された電気化学ポテンシャルは電流を生成し、それはより貴でない元素を電解的に溶解します。同じ金属が 2 つの異なる電解質濃度にさらされると、濃度セルが生成されます
重要な条件
以下は、ガルバニ電池で使用される重要な用語の一部です:
電極 - 陰極と陽極として機能する 2 つの金属を指します。
酸化還元反応の発生を可能にする接続ブリッジまたは媒体は、塩橋として知られています。
電流が発生し、ガルバニ電池を流れることを可能にする化学プロセスは、酸化と還元と呼ばれます。
解決例
レドックス反応が起こっている間に塩橋が使用されていない場合、ガルバニ電池で何が起こりますか?
解決策:金属を含む各容器内に塩橋がない場合、レドックス反応はほとんど同じように始まります。しかし、塩橋がなければ、同じことは突然終わりを迎えることになります。それぞれのソリューションは、電気的中性を維持できません。これ以外には、塩橋または媒体がないため、化学反応に変化やあらゆる種類の変化はありません.
したがって、この記事全体から、電気化学は、導体、イオン導体、電気導体の界面における溶液中の化学エネルギーと電気エネルギーの相互作用に関係する化学の分野であると結論付けることができます。ボルタ電池は 2 つの半電池で構成され、一方の半電池の電極は金属 A でできており、もう一方の半電池の電極は金属 B でできています。電力を生成するために、亜鉛 - 銅のボルタ電池が採用されています。これは、溶液内の金属片である電極で構成される 2 つの独立した半電池で構成されています。ワイヤは、一方の電極から他方の電極に流れることによって、半電池、亜鉛と銅を接続します。 2 つの半電池を接続するために、塩橋を利用します。これは、U 字型の管に生理食塩水を満たして構築されます。結論
