17.11: Muhtasari

Mapitio ya 17.1 kuhusu Kemia ya Redox

Redox athari hufafanuliwa na mabadiliko katika idadi reactant oxidation, na wale muhimu zaidi kwa electrochemistry kuhusisha uhamisho halisi wa elektroni. Michakato ya redoksi ya awamu yenye maji yenye maji mara nyingi huhusisha maji au ions zake za tabia, H ⁺ na OH ^- kama majibu pamoja na kioksidishaji na kipunguzio, na milinganyo inayowakilisha athari hizi zinaweza kuwa changamoto kwa kusawazisha. Njia ya nusu ya mmenyuko ni mbinu ya utaratibu wa kusawazisha equations vile ambayo inahusisha matibabu tofauti ya oxidation na kupunguza athari za nusu.

17.2 Seli za Galvanic

Seli za Galvanic ni vifaa ambavyo mmenyuko wa redox wa hiari hutokea kwa moja kwa moja, na wanandoa wa redox wa kioksidishaji na redox wa kupunguza zilizomo katika seli tofauti za nusu. Electroni huhamishwa kutoka reductant (katika nusu ya seli anode) kwa kioksidishaji (katika nusu kiini cha cathode) kupitia mzunguko wa nje, na ions ya awamu ya ufumbuzi wa ajizi huhamishwa kati ya seli za nusu, kwa njia ya daraja la chumvi, ili kudumisha kutokuwa na upande wowote wa malipo. Ujenzi na muundo wa kiini cha galvanic inaweza kuwakilishwa kwa ufanisi kwa kutumia fomu za kemikali na wengine alama kwa namna ya kiini cha kiini (notation ya seli).

17.3 Electrode na Uwezo wa Kiini

Mali ya uwezo, E, ni nishati inayohusishwa na kutenganishwa/uhamisho wa malipo. Katika electrochemistry, uwezekano wa seli na seli za nusu ni kiasi cha thermodynamic ambacho huonyesha nguvu ya kuendesha gari au upepo wa michakato yao ya redox. Uwezo wa seli ya seli ya electrochemical ni tofauti kati ya cathode yake na anode. Ili kuruhusu ushirikiano rahisi wa data ya uwezo wa nusu ya seli, electrode ya hidrojeni ya kawaida (SHE) inapewa uwezo wa hasa 0 V na hutumiwa kufafanua uwezo wa electrode moja kwa moja kwa nusu ya kiini. electrode uwezo wa nusu kiini, E _X, ni kiini uwezo wa alisema nusu kiini kaimu kama cathode wakati kushikamana na SHE kaimu kama anode. Wakati nusu ya kiini inafanya kazi chini ya hali ya hali ya kawaida, uwezo wake ni uwezo wa kiwango cha electrode, E° _X. Standard electrode uwezo kutafakari jamaa oxidizing nguvu ya reactant nusu-mmenyuko, na vioksidishaji nguvu kuonyesha kubwa (chanya zaidi) E° _X maadili. Tabulations ya uwezo kiwango electrode inaweza kutumika kukokotoa uwezo kiwango kiini, E° _kiini, kwa athari nyingi redox. Ishara ya hesabu ya uwezo wa seli inaonyesha upepo wa mmenyuko wa seli, na maadili mazuri kwa athari za hiari na maadili hasi kwa athari zisizo za kawaida (kwa hiari katika mwelekeo wa nyuma).

Uwezo wa 17.4, Nishati ya Huru, na Msawazo

Uwezo ni kiasi cha thermodynamic kinachoonyesha nguvu ya kuendesha gari ya mchakato wa redox, na inahusiana moja kwa moja na mabadiliko ya nishati ya bure na mara kwa mara ya usawa kwa mchakato. Kwa taratibu za redox zinazofanyika katika seli za electrochemical, kazi ya juu (umeme) iliyofanywa na mfumo inahesabiwa kwa urahisi kutoka kwa uwezo wa seli na stoichiometry ya mmenyuko na ni sawa na mabadiliko ya nishati ya bure kwa mchakato. Mara kwa mara ya usawa kwa mmenyuko wa redox ni logarithmically kuhusiana na uwezo wa kiini cha mmenyuko, na uwezekano mkubwa (zaidi chanya) unaoonyesha athari na nguvu kubwa ya kuendesha gari ambayo inalingana wakati mmenyuko umeendelea mbali kuelekea kukamilika (thamani kubwa ya K). Hatimaye, uwezekano wa mchakato wa redox hutofautiana na muundo wa mchanganyiko wa majibu, kuwa kuhusiana na uwezo wa kiwango cha athari na thamani ya quotient yake ya majibu, Q, kama ilivyoelezwa na equation ya Nernst.

17.5 Betri na seli za mafuta

Seli za Galvanic iliyoundwa mahsusi kufanya kazi kama vifaa vya umeme huitwa betri. Aina mbalimbali za betri za matumizi moja (seli za msingi) na betri zinazoweza kutolewa (seli za sekondari) zinapatikana kibiashara ili kutumikia maombi mbalimbali, na vipimo muhimu ikiwa ni pamoja na voltage, ukubwa, na maisha ya maisha. Seli za mafuta, wakati mwingine huitwa betri za mtiririko, ni vifaa vinavyounganisha nishati ya athari za redox za kawaida zinazohusiana na michakato ya mwako. Kama betri, seli za mafuta huwezesha uhamisho wa elektroni wa mmenyuko kupitia mzunguko wa nje, lakini zinahitaji pembejeo inayoendelea ya reactants ya redox (fueli na kioksidishaji) kutoka hifadhi ya nje. Seli za mafuta huwa na ufanisi zaidi katika kugeuza nishati iliyotolewa na majibu ya kazi muhimu kwa kulinganisha na inji za mwako ndani.

17.6 Uharibifu

Oxidation ya kawaida ya metali na michakato ya asili ya electrochemical inaitwa kutu, mifano ya kawaida ikiwa ni pamoja na kutu kwa chuma na uharibifu wa fedha. Utaratibu wa kutu unahusisha uumbaji wa kiini cha galvanic ambapo maeneo tofauti kwenye kitu cha chuma hufanya kazi kama anode na cathode, na kutu hufanyika kwenye tovuti ya anodic. Njia za kuzuia kutu kwa metali ni pamoja na matumizi ya mipako ya kinga ya zinki (galvanization) na matumizi ya anodes za sadaka zilizounganishwa na kitu cha chuma (ulinzi wa cathodic).

17.7 Electrolysis

Michakato isiyo ya kawaida ya redox inaweza kulazimishwa kutokea katika seli za electrochemical kwa kutumia uwezo unaofaa kwa kutumia chanzo cha nguvu cha nje-mchakato unaojulikana kama electrolysis. Electrolysis ni msingi wa michakato fulani ya kusafisha madini, uzalishaji wa viwanda wa bidhaa nyingi za kemikali, na electroplating ya mipako ya chuma kwenye bidhaa mbalimbali. Upimaji wa mtiririko wa sasa wakati wa electrolysis inaruhusu mahesabu ya stoichiometric.