Τι γνωρίζετε για τα κύτταρα Volta;

Προηγουμένως συζητήσαμε το ηλεκτροχημικό στοιχείο, το οποίο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της χημικής ενέργειας που παράγεται σε μια οξειδοαναγωγική αντίδραση σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτά τα κύτταρα είναι δύο τύπων, δηλαδή τα κύτταρα βολταϊκών και τα κύτταρα ηλεκτρόλυσης.

Τα βολταϊκά κύτταρα είναι ηλεκτροχημικά κύτταρα που μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια αυθόρμητα από χημικές αντιδράσεις που εμφανίζονται στο διάλυμα. Ενώ τα κύτταρα ηλεκτρόλυσης είναι κύτταρα που υφίστανται χημική αντίδραση όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό ρεύμα στο στοιχείο.

Σε αυτήν τη συζήτηση, θα εξοικειωθούμε περαιτέρω με τα ηλιακά κύτταρα, γνωστά και ως γαλβανικά κύτταρα. Πώς κι έτσι?

Ναι, τα ίδια τα κύτταρα Galvani ανακαλύφθηκαν βασικά από έναν επιστήμονα από την Ιταλία, Luigi Galvani. Ξεκίνησε όταν ο φυσικός και ο γιατρός που ζει στην πόλη της Μπολόνια έπαιζαν στο πόδι ενός βατράχου. Είδε ότι το μεταλλικό νυστέρι του ήταν διαφορετικού είδους όταν κρατούσε το νεύρο του ποδιού ενός νεκρού βατράχου, τρομάχτηκε και κινήθηκε. Ο Galvani αργότερα υποστήριξε ότι αυτή η επίδραση σχετίζεται με νευροπροστατευτικές ιδιότητες. Αυτή η γνώμη του Γκαλβάνι αργότερα κηρύχθηκε λανθασμένη από τον Alessandro Volta.

Ο Βόλτα συνέχισε το έργο του Luigi Galvani και απέδειξε ότι η θεωρία του συναδέλφου του για το σοκ αποτέλεσμα των ποδιών του φρύνου ήταν λάθος. Στην πραγματικότητα, αυτό το αποτέλεσμα προέκυψε από 2 διαφορετικά μέταλλα από το νυστέρι του Galvani. Βάσει αυτής της γνώμης, η Volta κατάφερε να δημιουργήσει το "Volta Battery" (Voltac Pile). Για τις υπηρεσίες του, η μονάδα διαφοράς δυναμικού ονομάζεται volt.

Το ηλιακό στοιχείο αποτελείται από διάφορα μέρη, δηλαδή το βολτόμετρο, τη γέφυρα αλατιού, την άνοδο και την κάθοδο.

Το βολτόμετρο είναι ένα στοιχείο που λειτουργεί για τον προσδιορισμό του δυναμικού μεγέθους της κυψέλης. Το βολτόμετρο είναι τοποθετημένο παράλληλα με τη θέση των εξαρτημάτων που μετρώνται στο κύκλωμα. Αυτό το εργαλείο αποτελείται από τρεις χάλκινες πλάκες προσαρτημένες σε βακελίτη τοποθετημένο σε γυάλινο ή πλαστικό σωλήνα.

(Διαβάστε επίσης: Σημαντικά χαρακτηριστικά των ηλεκτροχημικών κυττάρων και της σειράς τους)

Το Salt Bridge είναι ένας σωλήνας σχήματος U που περιέχει ένα συμπυκνωμένο διάλυμα αδρανών ηλεκτρολυτών όπως χλωριούχο κάλιο, νιτρικό κάλιο και άλλα σε άγαρ ή ζελατίνη. Η γέφυρα αλατιού ολοκληρώνει το ηλεκτρικό κύκλωμα επιτρέποντας την κίνηση των ιόντων από τη μία λύση στην άλλη χωρίς ανάμιξη των δύο λύσεων. Η γέφυρα αλατιού βοηθά επίσης στη διατήρηση της ηλεκτρικής ουδετερότητας του διαλύματος στα δυόμισι κύτταρα.

Η αρνητική άνοδος ή το ηλεκτρόδιο είναι η θέση της αντίδρασης οξείδωσης. Στην εικόνα, αυτό που λειτουργεί ως άνοδο είναι το ηλεκτρόδιο Zn / ψευδάργυρου (ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου).

Η θετική κάθοδος ή το ηλεκτρόδιο είναι η θέση της αντίδρασης αναγωγής. Στην εικόνα, το ηλεκτρόδιο χαλκού λειτουργεί ως κάθοδος.

ηλιακά κύτταρα

Διαδικασία σε κύτταρα Volta

Στην άνοδο, το μέταλλο Zn απελευθερώνει ηλεκτρόνια και διαλύεται Zn2 +.

Zn (s) → Zn2 + (aq) + 2e–

Στην κάθοδο, τα ιόντα Cu2 + συλλαμβάνουν ηλεκτρόνια και καθιζάνουν σε μέταλλο Cu.

Cu2 + (aq) + 2e– → Cu (ες)

Αυτό φαίνεται από τη μείωση της μεταλλικής μάζας του Zn μετά τη διόρθωση, ενώ η μάζα του Cu μετάλλου αυξάνεται. Η συνολική αντίδραση που εμφανίζεται στα βολταϊκά κύτταρα είναι:

Zn (s) + Cu2 + (aq) → Zn2 + (aq) + Cu (s)