Baterías Redox y Primarias

- Apr 26, 2018-

Baterías redox y primarias:

La inserción de la pieza de Zn en la solución de CuSO4 se realiza espontáneamente de la siguiente manera:

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En este momento, se observó que la pieza de Zn se disolvió, Cu se precipitó continuamente sobre la pieza de Zn, y la solución azul de CuSO4 se volvió más ligera. La pérdida de electrones en Zn se oxida y Cu2 + reduce los electrones. Como las escamas de Zn y la solución de CuSO4 están en contacto directo, los electrones se transfieren directamente desde la superficie de las escamas de Zn a Cu2 + en la solución, y el flujo de los electrones está desordenado y no se puede generar un flujo de electrones direccional. La energía química contenida en el material no puede convertirse en energía eléctrica y solo puede liberarse en forma de energía térmica, elevando la temperatura de la solución de reacción.

Según el principio de la electricidad, si un dispositivo se puede utilizar para convertir los electrones en la reacción redox en un flujo de electrones ordenado, es decir, no para transferir directamente los electrones, los electrones perdidos por el agente reductor se transfieren al oxidante a través de Los cables. Puedes obtener poder. Daniel Battery es el dispositivo para realizar esta idea. En la batería de Daniel, el lado izquierdo es una solución de ZnSO4 con una pieza de Zn insertada, y el lado derecho es una solución de CuSO4 con una pieza de Cu insertada. Las dos soluciones están separadas por una membrana porosa que permite el paso libre de iones. Cuando la placa de Zn y la placa de Cu estaban conectadas por una serie de cables con galvanómetros, las manos del galvanómetro se desviaron para demostrar que había corriente fluyendo a través de los cables.

Este dispositivo que utiliza una reacción de oxidación-reducción para convertir la energía química en energía eléctrica se llama batería primaria, o simplemente batería.

En la batería primaria, se estipula que uno de los electrones fluye fuera del electrodo negativo y el electrón fluye hacia el electrodo positivo. En la celda primaria de Cu-Zn, los electrones fluyen desde la placa de Zn hacia la placa de Cu. Un extremo de la placa de Zn es un electrodo negativo, y un extremo de la placa de Cu es un electrodo positivo. El Cu2 + en la solución de CuSO4 obtiene electrones de la oblea de Cu y se reduce a Cu depositado en la oblea de Cu. Zn pierde electrones para convertirse en Zn2 ​​+ en la solución de ZnSO4. En dos electrodos

Las respuestas son:

Electrodo negativo: Zn-2e-Zn2 + (reacción de oxidación)

Electrodo positivo: Cu2 ++ 2e — Cu (reacción de reducción)

Los dos electrodos se suman para formar una reacción de batería: Zn + Cu2 + —Zn2 ++ Cu.

Debido a que el electrodo de zinc (o cobre) solo constituye la mitad de la celda primaria, cada electrodo también se llama media celda. La reacción de oxidación (o reducción) que ocurre en cada electrodo se llama reacción de media célula o media reacción. Cada semirreacción se compone de dos materiales de número de oxidación diferentes del mismo elemento, en los que el número de oxidación alto se llama tipo oxidado, y el número de oxidación bajo se llama tipo reducido, y constituyen un par redox, que se abrevia como un par de electricidad. Simbolizado como oxidado / reducido. Como la electricidad en Zn2 ​​+ / Zn, Cu2 + / Cu.

En teoría, cualquier reacción redox espontánea puede diseñarse como una célula primaria. En la reacción redox, el oxidante experimenta una reacción de reducción con un electrón, y el agente reductor pierde electrones para experimentar una reacción de oxidación. Por lo tanto, cuando se constituye la batería primaria, el par de oxidantes y sus productos de reducción constituyen un electrodo positivo, y el agente reductor y su producto de oxidación constituyen un par de electrones. electrodo negativo.

En la batería primaria de Cu-Zn, a medida que avanza la reacción de la batería, Zn2 + en la solución de ZnSO4 aumenta continuamente, de modo que la solución se carga positivamente, y el electrodo opuesto atrae el Zn para que sea difícil perder electrones y evitar una mayor oxidación de Zn . Al mismo tiempo, la solución de CuSO4 depositada en la oblea de Cu debido a Cu2 + se convierte en Cu, y el SO42 + en la solución tiene una carga negativa excesiva. La repulsión del mismo sexo evita que los electrones fluyan hacia la oblea de Cu, evitando una mayor reducción de Cu2 +. Ambos lados de la solución están cargados e inevitablemente obstaculizarán la reacción de la batería. Sin embargo, la membrana porosa entre las dos soluciones permite que los iones pasen, y el exceso de Zn2 + en la solución izquierda se difunde a la solución derecha; el exceso de SO42 + en la solución derecha se difunde a la izquierda, manteniendo la neutralidad de las soluciones en ambos lados para que la reacción de la batería continúe. Debido a que la velocidad de difusión de Zn2 + y SO42 + a través de la interfaz de contacto de las dos soluciones es diferente, se producirá una diferencia de potencial, llamada potencial de unión, en la interfaz de contacto de las dos soluciones, y su presencia afectará la determinación precisa de la electromotriz fuerza de la batería. Para eliminar el potencial de unión líquida, a menudo se usan puentes salinos en lugar de separadores porosos.

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