Принцип работы гальванического элемента – — , ,

2.2. Устройство и работа гальванического элемента

Возникновение электродного потенциала на металлических электродах делает возможной работу гальванического элемента.

Гальванический элемент – это система, состоящая из двух электродов, на поверхности которых химическая энергия окислительно-восстановительных процессов превращается в электрическую энергию.

Гальванический элемент состоит из двух различных металлических электродов, каждый из которых погружен в раствор своей соли. Растворы солей должны быть разделены пористой перегородкой, которая препятствует смешению растворов, но дает возможность анионам электролита переходить из одного раствора в другой. Иногда растворы солей помещают в разные сосуды, тогда их соединяют электролитическим мостиком, предназначенным также для осуществления ионной проводимости в элементе.

Электрод, помещенный в раствор своей соли, образует полуэлемент. Таким образом, гальванический элемент состоит из двух полуэлементов. В каждом полуэлементе возникает электродный потенциал. Поскольку металлы, из которых сделаны электроды, различны, то и электродные потенциалы будут иметь разное значение. Если эти два полуэлемента соединить между собой проводником первого рода, то электроны начнут переходить от электрода, где их больше (электродный потенциал меньше по своей величине), к электроду, на котором электронов меньше (электродный потенциал больше по величине). Этот переход электронов вызовет нарушение равновесия в двойном электрическом слое на обоих электродах. При этом на электроде с меньшим электродным потенциалом новое количество катионов металла перейдут в раствор, а на втором электроде с большим электродным потенциалом катионы из раствора перейдут на электрод. Таким образом, на первом электроде будет проходить реакция окисления. , без лишних вступительных слов:Гальванический элемент: принцип работы, устройство и применение</h1><div class="entry-meta"> <span class="posted-on"><a href="https://m-gen.ru/raznoe-2/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa.html" rel="bookmark"><time class="entry-date published" datetime="2017-10-28T13:18:01+03:00">28.10.2017</time><time class="updated" datetime="2019-08-09T01:43:55+03:00">09.08.2019</time></a></span><span class="byline"> <span class="author vcard"><a class="url fn n" href="https://m-gen.ru/author/alexxlab">alexxlab</a></span></span><span class="cat-links"><a href="https://m-gen.ru/category/raznoe-2" rel="category tag">Разное</a></span></div></header><div class="entry-content"><div id="yandex_rtb_R-A-744188-6"></div> <input type="checkbox" id="pop-checkbox"><div class="pop-block"><div id="yandex_rtb_R-A-744188-1"></div><label for="pop-checkbox" class="close-block"></label></div><div id="yandex_rtb_7" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744188-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744188-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_7",blockId:rtbBlockID,pageNumber:7,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_7").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_7");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script><blockquote>Что такое гальванический элемент. Как устроен гальванический элемент. Какие бывают виды гальванических элементов. Как работает гальванический элемент. Где применяются гальванические элементы. Каковы преимущества и недостатки гальванических элементов.</blockquote><div id="ez-toc-container" class="counter-hierarchy counter-decimal ez-toc-grey"><div class="ez-toc-title-container"><p class="ez-toc-title">Содержание</p> <span class="ez-toc-title-toggle"><a class="ez-toc-pull-right ez-toc-btn ez-toc-btn-xs ez-toc-btn-default ez-toc-toggle"><i class="ez-toc-glyphicon ez-toc-icon-toggle"></i></a></span></div><nav><ul class="ez-toc-list"><li><a href="#i" title="Что такое гальванический элемент и как он устроен">Что такое гальванический элемент и как он устроен</a></li><li><a href="#i-2" title="Принцип работы гальванического элемента">Принцип работы гальванического элемента</a></li><li><a href="#i-3" title="Виды гальванических элементов">Виды гальванических элементов</a><ul><li><a href="#1" title="1. Марганцево-цинковые (солевые) элементы">1. Марганцево-цинковые (солевые) элементы</a></li><li><a href="#2" title="2. Щелочные (алкалиновые) элементы">2. Щелочные (алкалиновые) элементы</a></li><li><a href="#3" title="3. Литиевые элементы">3. Литиевые элементы</a></li><li><a href="#4" title="4. Серебряно-цинковые элементы">4. Серебряно-цинковые элементы</a></li><li><a href="#5" title="5. Топливные элементы">5. Топливные элементы</a></li></ul></li><li><a href="#i-4" title="Применение гальванических элементов">Применение гальванических элементов</a></li><li><a href="#i-5" title="Преимущества и недостатки гальванических элементов">Преимущества и недостатки гальванических элементов</a><ul><li><a href="#i-6" title="Преимущества:">Преимущества:</a></li><li><a href="#i-7" title="Недостатки:">Недостатки:</a></li></ul></li><li><a href="#i-8" title="Электрохимические процессы в гальваническом элементе">Электрохимические процессы в гальваническом элементе</a><ul><li><a href="#i-9" title="Электродные потенциалы">Электродные потенциалы</a></li><li><a href="#i-10" title="Стандартный электродный потенциал">Стандартный электродный потенциал</a></li><li><a href="#i-11" title="Уравнение Нернста">Уравнение Нернста</a></li><li><a href="#i-12" title="Поляризация электродов">Поляризация электродов</a></li></ul></li><li><a href="#i-13" title="Современные тенденции в развитии гальванических элементов">Современные тенденции в развитии гальванических элементов</a></li><li><a href="#i-14" title="Правила эксплуатации и утилизации гальванических элементов">Правила эксплуатации и утилизации гальванических элементов</a><ul><li><a href="#i-15" title="Правила эксплуатации:">Правила эксплуатации:</a></li><li><a href="#i-16" title="Правила утилизации:">Правила утилизации:</a></li></ul></li><li><a href="#22" title="2.2. Устройство и работа гальванического элемента">2.2. Устройство и работа гальванического элемента</a><ul><li><a href="#3-2" title="3. Экспериментальная часть">3. Экспериментальная часть</a></li><li><a href="#3_1" title="3. 1. Качественное определение различной электрохимической активности металлов">3. 1. Качественное определение различной электрохимической активности металлов</a></li></ul></li><li><a href="#i-17" title="Гальванические элементы. Виды и устройство. Работа и особенности">Гальванические элементы. Виды и устройство. Работа и особенности</a><ul><li><ul><li><ul><li><a href="#i-18" title="Принцип работы">Принцип работы</a></li><li><a href="#i-19" title="Виды и особенности устройства">Виды и особенности устройства</a></li></ul></li><li><a href="#i-20" title="Батарейки широко используются для питания разных электронных устройств, приборов, цифровой техники и делятся на три вида:">Батарейки широко используются для питания разных электронных устройств, приборов, цифровой техники и делятся на три вида:</a><ul><li><a href="#i-21" title=" Солевые гальванические элементы"> Солевые гальванические элементы</a></li></ul></li><li><a href="#i-22" title="Достоинствами солевых батареек являются:">Достоинствами солевых батареек являются:</a></li><li><a href="#i-23" title="Недостатками солевых батареек являются:">Недостатками солевых батареек являются:</a><ul><li><a href="#i-24" title="Щелочные батарейки">Щелочные батарейки</a></li><li><a href="#i-25" title="Литиевые элементы питания">Литиевые элементы питания</a></li><li><a href="#i-26" title="Основные требования к производству">Основные требования к производству</a></li><li><a href="#i-27" title="Область использования">Область использования</a></li></ul></li><li><a href="#i-28" title="Литиевые гальванические элементы обладают более длительным сроком работы, по сравнению с другими элементами. Область применения очень широка:">Литиевые гальванические элементы обладают более длительным сроком работы, по сравнению с другими элементами. Область применения очень широка:</a></li><li><a href="#i-29" title="Преимущества">Преимущества</a></li><li><a href="#i-30" title="Недостатки">Недостатки</a><ul><li><ul><li><a href="#i-31" title="Похожие темы:">Похожие темы:</a></li></ul></li></ul></li></ul></li></ul></li><li><a href="#i-32" title="Гальванический элемент: схема, принцип работы, применение">Гальванический элемент: схема, принцип работы, применение</a><ul><li><a href="#i-33" title="Химические источники тока">Химические источники тока</a></li><li><a href="#i-34" title="Простейший гальванический элемент">Простейший гальванический элемент</a></li><li><a href="#i-35" title="Пример гальванического элемента">Пример гальванического элемента</a></li><li><a href="#i-36" title="Принцип действия">Принцип действия</a></li><li><a href="#i-37" title="Разновидности гальванических элементов">Разновидности гальванических элементов</a></li><li><a href="#i-38" title="Заключение">Заключение</a></li></ul></li><li><a href="#24" title="24. Рассмотреть работу гальванического элемента на примере элемента Даниэля Якоби. Принцип составления схемы гальванического элемента. Как рассчитывается эдс гальванического элемента.">24. Рассмотреть работу гальванического элемента на примере элемента Даниэля Якоби. Принцип составления схемы гальванического элемента. Как рассчитывается эдс гальванического элемента.</a><ul><li><a href="#25" title="25. Концентрационный гальванический элемент, принцип работы и расчет эдс. Привести пример.">25. Концентрационный гальванический элемент, принцип работы и расчет эдс. Привести пример.</a></li><li><a href="#26" title="26. Что такое электролиз? Какие бывают электроды? Электролиз расплава. Привести пример.">26. Что такое электролиз? Какие бывают электроды? Электролиз расплава. Привести пример.</a></li><li><a href="#27" title="27. Электролиз растворов. Привести все случаи в зависимости от активности металлов.">27. Электролиз растворов. Привести все случаи в зависимости от активности металлов.</a></li></ul></li><li><a href="#8" title="8. Гальванический элемент. Выражение для эдс гальванического элемента. Работа гальванического элемента.">8. Гальванический элемент. Выражение для эдс гальванического элемента. Работа гальванического элемента.</a></li><li><a href="#i-39" title="Гальванический элемент: схема, принцип работы, состав">Гальванический элемент: схема, принцип работы, состав</a><ul><li><a href="#i-40" title="Схема гальванического элемента">Схема гальванического элемента</a><ul><li><a href="#i-41" title="Устройство гальванического элемента">Устройство гальванического элемента</a></li></ul></li><li><a href="#i-42" title="Принцип работы гальванического элемента">Принцип работы гальванического элемента</a><ul><li><a href="#i-43" title="Ответы на часто задаваемые вопросы">Ответы на часто задаваемые вопросы</a></li></ul></li><li><a href="#i-44" title="Типы гальванических элементов">Типы гальванических элементов</a><ul><li><a href="#i-45" title="Таблица гальванических элементов">Таблица гальванических элементов</a></li><li><a href="#i-46" title="Назначение гальванического элемента">Назначение гальванического элемента</a></li></ul></li><li><a href="#i-47" title="Гальванический элемент в домашних условиях">Гальванический элемент в домашних условиях</a><ul><li><a href="#i-48" title="Процесс изготовления">Процесс изготовления</a></li></ul></li></ul></li><li><a href="#36" title="3.6 Опишите устройство и принцип действия биметаллических гальванических элементов ну и тд.Эдс расчет пример. Гальванические элементы. Направление окислительно-восстановительных реакций">3.6 Опишите устройство и принцип действия биметаллических гальванических элементов ну и тд.Эдс расчет пример. Гальванические элементы. Направление окислительно-восстановительных реакций</a></li></ul></nav></div><h2><span class="ez-toc-section" id="i">Что такое гальванический элемент и как он устроен</span></h2><div id="yandex_rtb_6" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744188-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744188-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_6",blockId:rtbBlockID,pageNumber:6,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_6").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_6");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script> <p>Гальванический элемент представляет собой химический источник тока, преобразующий энергию окислительно-восстановительной реакции в электрическую энергию. Своё название он получил в честь итальянского учёного Луиджи Гальвани, который в конце 18 века обнаружил возникновение электрического тока при контакте двух разных металлов.</p><p>Типичный гальванический элемент состоит из следующих основных компонентов:</p><ul><li>Анод — отрицательный электрод, на котором происходит окисление (отдача электронов)</li><li>Катод — положительный электрод, на котором происходит восстановление (принятие электронов)</li><li>Электролит — проводящая среда, обеспечивающая перемещение ионов между электродами</li><li><center><ins class="adsbygoogle" style="display:block" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="3076124593" data-ad-format="auto" data-full-width-responsive="true"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center>Сепаратор — перегородка, разделяющая анод и катод, но пропускающая ионы</li><li>Корпус — герметичный контейнер, в котором размещены все компоненты</li></ul><p>Как устроен простейший гальванический элемент? Рассмотрим классический пример — элемент Даниэля-Якоби:</p><br><img class="lazy lazy-hidden" loading='lazy' src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src='/800/600/http/images.myshared.ru/6/625914/slide_14.jpg' /><noscript><img loading='lazy' src='/800/600/http/images.myshared.ru/6/625914/slide_14.jpg' /></noscript><ol><li>Цинковая пластина (анод) погружена в раствор сульфата цинка</li><li>Медная пластина (катод) погружена в раствор сульфата меди</li><li>Растворы разделены пористой перегородкой</li><li>Электроды соединены проводником</li></ol><p>При замыкании цепи на аноде начинается окисление цинка, а на катоде — восстановление ионов меди. Возникает электрический ток.</p><h2><span class="ez-toc-section" id="i-2">Принцип работы гальванического элемента</span></h2><p>Работа гальванического элемента основана на протекании окислительно-восстановительной реакции между веществами электродов и электролита. Рассмотрим принцип действия на примере цинково-медного элемента:</p><ol><li>На цинковом аноде происходит окисление: Zn → Zn2+ + 2e-</li><div id="yandex_rtb_5" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744188-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744188-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_5",blockId:rtbBlockID,pageNumber:5,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_5").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_5");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script> <li>Электроны по внешней цепи перемещаются к медному катоду</li><li>На медном катоде происходит восстановление: Cu2+ + 2e- → Cu</li><li>Ионы в электролите перемещаются для поддержания электронейтральности</li></ol><p>Суммарная реакция: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu</p><p>Эта реакция самопроизвольно протекает с выделением энергии, которая преобразуется в электрический ток. Процесс продолжается, пока не израсходуется один из реагентов.</p><br><img class="lazy lazy-hidden" loading='lazy' src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src='/800/600/https/static.tildacdn.biz/tild6464-6563-4139-b264-346339616361/1640196249.png' /><noscript><img loading='lazy' src='/800/600/https/static.tildacdn.biz/tild6464-6563-4139-b264-346339616361/1640196249.png' /></noscript><h2><span class="ez-toc-section" id="i-3">Виды гальванических элементов</span></h2><p>Существует множество видов гальванических элементов, различающихся по составу электродов и электролита. Основные типы:</p><h3><span class="ez-toc-section" id="1">1. Марганцево-цинковые (солевые) элементы</span></h3><p>Самые распространенные и недорогие батарейки. Анод — цинк, катод — диоксид марганца, электролит — хлорид аммония или хлорид цинка.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="2">2. Щелочные (алкалиновые) элементы</span></h3><p>Более мощные и долговечные, чем солевые. Анод — цинк, катод — диоксид марганца, электролит — гидроксид калия.</p><center><ins class="adsbygoogle" style="display:inline-block;width:580px;height:400px" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="8813674614"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center><h3><span class="ez-toc-section" id="3">3. Литиевые элементы</span></h3><p>Высокая энергоемкость и длительный срок хранения. Анод — литий, катод — различные соединения (диоксид марганца, оксид серы и др.), электролит — неводный раствор соли лития.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="4">4. Серебряно-цинковые элементы</span></h3><p>Высокая удельная энергоемкость. Анод — цинк, катод — оксид серебра, электролит — гидроксид калия.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="5">5. Топливные элементы</span></h3><p>Преобразуют химическую энергию топлива (водород, метанол) и окислителя (кислород) в электричество. Работают, пока подается топливо.</p><h2><span class="ez-toc-section" id="i-4">Применение гальванических элементов</span></h2><p>Гальванические элементы нашли широкое применение в различных областях благодаря своей портативности и автономности. Основные сферы использования:</p><br><img class="lazy lazy-hidden" loading='lazy' src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src='/800/600/https/i.ebayimg.com/images/g/tzIAAOSwr2tlIxzE/s-l1600.jpg' /><noscript><img loading='lazy' src='/800/600/https/i.ebayimg.com/images/g/tzIAAOSwr2tlIxzE/s-l1600.jpg' /></noscript><ul><li>Бытовая электроника (пульты, часы, фонарики)</li><li>Портативные устройства (смартфоны, ноутбуки, фотоаппараты)</li><li>Медицинское оборудование (слуховые аппараты, кардиостимуляторы)</li><li>Автомобильная промышленность (аккумуляторы)</li><li>Военная техника и космические аппараты</li><div id="yandex_rtb_4" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744188-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744188-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_4",blockId:rtbBlockID,pageNumber:4,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_4").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_4");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script> <li>Резервные источники питания</li><li>Игрушки и детские товары</li></ul><p>Какие факторы определяют выбор типа гальванического элемента для конкретного применения? Основными критериями являются:</p><ol><li>Требуемое напряжение и ток</li><li>Продолжительность работы</li><li>Условия эксплуатации (температура, влажность)</li><li>Габариты и вес</li><li>Стоимость</li><li>Экологичность и безопасность</li></ol><h2><span class="ez-toc-section" id="i-5">Преимущества и недостатки гальванических элементов</span></h2><p>Гальванические элементы обладают рядом достоинств и ограничений. Рассмотрим основные из них:</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-6">Преимущества:</span></h3><ul><li>Автономность и портативность</li><li>Простота использования</li><li>Широкий выбор типов и характеристик</li><li>Длительный срок хранения (для некоторых типов)</li><li>Работа при различных температурах</li><li>Низкая стоимость (для распространенных типов)</li></ul><h3><span class="ez-toc-section" id="i-7">Недостатки:</span></h3><ul><li>Ограниченный ресурс (для первичных элементов)</li><li>Саморазряд при хранении</li><li>Возможность протечки электролита</li><center><ins class="adsbygoogle" style="display:block" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="3076124593" data-ad-format="auto" data-full-width-responsive="true"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center><li>Негативное влияние на окружающую среду при утилизации</li><li>Снижение емкости при низких температурах</li><li>Высокая стоимость некоторых типов (литиевые, серебряно-цинковые)</li></ul><h2><span class="ez-toc-section" id="i-8">Электрохимические процессы в гальваническом элементе</span></h2><p>Для более глубокого понимания работы гальванического элемента важно разобраться в протекающих в нем электрохимических процессах. Рассмотрим ключевые аспекты:</p><br><img class="lazy lazy-hidden" loading='lazy' src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src='/800/600/https/static.tildacdn.com/tild6338-3836-4638-b639-613333613535/__4.jpg' /><noscript><img loading='lazy' src='/800/600/https/static.tildacdn.com/tild6338-3836-4638-b639-613333613535/__4.jpg' /></noscript><h3><span class="ez-toc-section" id="i-9">Электродные потенциалы</span></h3><p>Каждый металл, погруженный в раствор своих ионов, приобретает определенный электродный потенциал. Чем активнее металл, тем более отрицательный у него потенциал. Разность потенциалов двух электродов определяет электродвижущую силу (ЭДС) гальванического элемента.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-10">Стандартный электродный потенциал</span></h3><p>Это потенциал электрода относительно стандартного водородного электрода, измеренный при стандартных условиях (концентрация ионов 1 моль/л, температура 25°C, давление 1 атм). Знание стандартных потенциалов позволяет предсказать направление протекания реакций.</p><div id="yandex_rtb_3" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744188-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744188-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_3",blockId:rtbBlockID,pageNumber:3,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_3").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_3");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script> <h3><span class="ez-toc-section" id="i-11">Уравнение Нернста</span></h3><p>Это уравнение связывает электродный потенциал с активностями участвующих в реакции веществ:</p><p>E = E0 + (RT/nF) * ln(a(ox)/a(red))</p><p>где E — электродный потенциал, E0 — стандартный электродный потенциал, R — газовая постоянная, T — температура, n — число электронов, участвующих в реакции, F — постоянная Фарадея, a(ox) и a(red) — активности окисленной и восстановленной форм.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-12">Поляризация электродов</span></h3><p>При протекании тока через гальванический элемент происходит отклонение потенциалов электродов от их равновесных значений. Это явление называется поляризацией и приводит к уменьшению ЭДС элемента.</p><br><img class="lazy lazy-hidden" loading='lazy' src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src='/800/600/http/images.myshared.ru/19/1215474/slide_12.jpg' /><noscript><img loading='lazy' src='/800/600/http/images.myshared.ru/19/1215474/slide_12.jpg' /></noscript><h2><span class="ez-toc-section" id="i-13">Современные тенденции в развитии гальванических элементов</span></h2><p>Технологии гальванических элементов продолжают развиваться. Какие направления исследований наиболее перспективны?</p><ul><li>Увеличение удельной энергоемкости</li><li>Повышение безопасности и экологичности</li><center><div class="advv"><ins class="adsbygoogle" style="display:inline-block;width:336px;height:280px" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="9935184599"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></div></center><center><div class="advv"><ins class="adsbygoogle" style="display:inline-block;width:336px;height:280px" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="9935184599"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></div></center><li>Разработка быстрозаряжаемых аккумуляторов</li><li>Создание гибких и тонкопленочных элементов</li><li>Использование новых материалов (графен, нанотрубки)</li><li>Совершенствование литий-ионных технологий</li><li>Развитие натрий-ионных и калий-ионных аккумуляторов</li></ul><p>Эти исследования направлены на создание более эффективных, долговечных и безопасных источников энергии для удовлетворения растущих потребностей современной электроники и электротранспорта.</p><h2><span class="ez-toc-section" id="i-14">Правила эксплуатации и утилизации гальванических элементов</span></h2><p>Для обеспечения безопасности и максимальной эффективности использования гальванических элементов важно соблюдать правила их эксплуатации и утилизации. Рассмотрим основные рекомендации:</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-15">Правила эксплуатации:</span></h3><ol><li>Используйте элементы питания только по назначению</li><li>Не смешивайте элементы разных типов и производителей</li><li>Соблюдайте полярность при установке</li><li>Извлекайте элементы из устройств при длительном хранении</li><li>Храните в сухом прохладном месте</li><li>Не допускайте короткого замыкания</li><div id="yandex_rtb_2" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744188-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744188-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_2",blockId:rtbBlockID,pageNumber:2,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_2").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_2");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script> <li>Не пытайтесь разбирать или заряжать непредназначенные для этого элементы</li></ol><h3><span class="ez-toc-section" id="i-16">Правила утилизации:</span></h3><ol><li>Не выбрасывайте элементы питания с бытовым мусором</li><li>Сдавайте использованные элементы в специальные пункты приема</li><li>Перед утилизацией изолируйте контакты элементов</li><li>Не сжигайте элементы питания</li><li>Следуйте местным правилам и нормам по утилизации</li></ol><p>Правильная утилизация гальванических элементов позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, а также способствует переработке ценных материалов.</p><br><img class="lazy lazy-hidden" loading='lazy' src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src='/800/600/https/cf4.ppt-online.org/files4/slide/g/gQKDZ32yuJn9VvSIT6OhlaoLs4r58pmfikXz0M/slide-24.jpg' /><noscript><img loading='lazy' src='/800/600/https/cf4.ppt-online.org/files4/slide/g/gQKDZ32yuJn9VvSIT6OhlaoLs4r58pmfikXz0M/slide-24.jpg' /></noscript><br><h2><span class="ez-toc-section" id="22">2.2. Устройство и работа гальванического элемента</span></h2><p> Возникновение электродного потенциала на металлических электродах делает возможной работу гальванического элемента.</p><center><ins class="adsbygoogle" style="display:block; text-align:center;" data-ad-layout="in-article" data-ad-format="fluid" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="4491286225"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center><p align="justify"> Гальванический элемент – это система, состоящая из двух электродов, на поверхности которых химическая энергия окислительно-восстановительных процессов превращается в электрическую энергию.</p><p align="justify"> Гальванический элемент состоит из двух различных металлических электродов, каждый из которых погружен в раствор своей соли. Растворы солей должны быть разделены пористой перегородкой, которая препятствует смешению растворов, но дает возможность анионам электролита переходить из одного раствора в другой. Иногда растворы солей помещают в разные сосуды, тогда их соединяют электролитическим мостиком, предназначенным также для осуществления ионной проводимости в элементе.</p><p align="justify"> Электрод, помещенный в раствор своей соли, образует полуэлемент. Таким образом, гальванический элемент состоит из двух полуэлементов. В каждом полуэлементе возникает электродный потенциал. Поскольку металлы, из которых сделаны электроды, различны, то и электродные потенциалы будут иметь разное значение. Если эти два полуэлемента соединить между собой проводником первого рода, то электроны начнут переходить от электрода, где их больше (электродный потенциал меньше по своей величине), к электроду, на котором электронов меньше (электродный потенциал больше по величине). Этот переход электронов вызовет нарушение равновесия в двойном электрическом слое на обоих электродах. При этом на электроде с меньшим электродным потенциалом новое количество катионов металла перейдут в раствор, а на втором электроде с большим электродным потенциалом катионы из раствора перейдут на электрод. Таким образом, на первом электроде будет проходить реакция окисления:</p><div id="yandex_rtb_1" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744188-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744188-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_1",blockId:rtbBlockID,pageNumber:1,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_1").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_1");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script><p align="center"> Ме<sub>1 </sub>— nе = Me<sub>1</sub><sup>+</sup><sup>n</sup>,</p><p> где Me<sub>1</sub> – первый металл;</p><p> n – число электронов;</p><p>а на втором электроде будет идти реакция восстановления:</p><p> .</p><p align="center"> Me<sub>2</sub><sup>+</sup><sup>n</sup><center><ins class="adsbygoogle" style="display:block" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="3076124593" data-ad-format="auto" data-full-width-responsive="true"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center> + ne = Me<sub>2</sub>,</p><p> где Ме<sub>2</sub> – второй металл.</p><p align="justify"> Электрод, на котором протекает реакция окисления (электрод с меньшим электродным потенциалом), называется анодом. Электрод, на котором протекает реакция восстановления (электрод с большим потенциалом), называется катодом. Разность потенциалов электродов служит мерой способности гальванического элемента совершать электрическую работу и называется электродвижущей силой (ЭДС) и обозначается Е<sub>т.э</sub>. ЭДС гальванического элемента равна разности потенциалов катода и анода: Е<sub>т.е.</sub> = Е<sub>катода</sub> — Е<sub>анода</sub>. Схематически можно записать формулу гальванического элемента следующим образом:</p><p align="center"> Ме<sub>1</sub> | Me<sub>1</sub><sup>+</sup><sup>n</sup>x || Me<sub>2</sub><sup>+</sup><sup>n</sup>x | Me<sub>2</sub></p><p align="center"> раствор раствор</p><p> В формуле одна вертикальная черта обозначает границу раздела твердой фазы и раствора; двойная вертикальная черта — граница раздела растворов, стрелки указывают направление перехода электронов.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="3-2">3. Экспериментальная часть</span></h3><h3><span class="ez-toc-section" id="3_1">3. 1. Качественное определение различной электрохимической активности металлов</span></h3><p align="justify"> Установите опытным путем относительную активность шести металлов: меди, железа, олова, свинца, алюминия и цинка. Для этого возьмите шесть пробирок, внесите в каждую из них по 12-15 капель одного из следующих растворов: соли меди (II), соли железа (II), соли свинца (II), соли алюминия и соли цинка. Во все растворы, кроме раствора соли меди, опустите на 1-2 минуты по кусочку меди или медной проволоки. В какой пробирке красная медь покрылась налетом другого металла? Что это за металл, оказавшийся менее активным, чем медь? Напишите в ионном виде уравнение реакции взаимодействия меди с ионами этого металла.</p><p align="justify"> Выньте из пробирок медные полоски и опустите во все пробирки, кроме раствора соли железа (II), железную проволоку или кусочки железа. Какие металлы вытесняются из раствора солей железом? Напишите уравнения реакций взаимодействия железа с ионами этих металлов. Какова восстановительная активность железа по сравнению с вытесненными металлами?</p><p align="justify"> Проведите аналогичные опыты с кусочками свинца, алюминия, олова и пинка. Наблюдайте каждый раз, в каких пробирках происходит вытеснение металла из его соли. Напишите уравнения протекающих реакций с указанием направления перехода электронов. Результаты опытов запишите в следующей таблице.</p><table cellpadding="7" cellspacing="0"><col /><col /><col /><col /><col /><col /><col /><tr valign="top"><td rowspan="2"><p align="center">Опускаемый</p><p align="center">металл</p></td><td colspan="6"><p align="center">Ионы металлов в растворе</p></td></tr><tr valign="top"><td><p align="center">Cu<sup>2+</sup></p></td><td><p align="center">Fe<sup>2+</sup></p></td><td><p align="center">Pb<sup>2+</sup></p></td><td><p align="center">Al<sup>3+</sup></p></td><td><p align="center">Sn<sup>2+</sup></p></td><td><p align="center">Zn<sup>2+</sup></p></td></tr><tr valign="top"><td><p align="center">Cu</p></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr valign="top"><td><p align="center">Fe</p></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr valign="top"><td><p align="center">Pb</p></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr valign="top"><td><p align="center">Al</p></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr valign="top"><td><p align="center">Sn</p></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr valign="top"><td><p align="center">Zn</p></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></table><p align="justify"> Знаком (+) под соответствующими ионами металлов обозначайте вытеснение металлов из раствора своей соли при действии того или другого чистого металла и знаком (-), если вытеснения не происходит.</p><p align="justify"> Какой из исследованных металлов самый активный и вытеснил все остальные из их солей? Какой металл наименее активный? Расположите все остальные исследованные металлы между ними в порядке убывающей восстановительной активности. Напишите в ряду активности под каждым металлом его нормальный электродный потенциал. Соответствует ли составленный вами ряд последовательности расположения металлов в ряду нормальных электродных потенциалов? Принимая электродный потенциал водорода равным 0, поместите водород в полученный ряд активности. Какие из исследованных металлов могут вытеснить водород из разбавленных кислот?</p><p><span class="mylink" data-url="https://studfiles.net/preview/3549070/page:41/">studfiles.net</span></p><h2><span class="ez-toc-section" id="i-17">Гальванические элементы. Виды и устройство. Работа и особенности</span></h2><p>В первых опытах ученых в емкость с кислотой опускали две металлические пластины: медную и цинковую. Пластины соединяли проводником, после чего на медной пластине появлялись газовые пузырьки, а цинковая пластина стала растворяться. Было доказано, что по проводнику проходит электрический ток. Это исследование начинал итальянский ученый Гальвани, от него и получили название гальванические элементы.</p><p>После этого ученый Вольта разработал цилиндрическую форму этого элемента в виде вертикального столбика, включающего в себя набор колец меди, цинка и сукна, соединенных друг с другом, и пропитанных кислотой. Разработанный Вольтом вертикальный элемент полуметровой высоты вырабатывал напряжение, которое мог почувствовать человек.</p><p>Гальванические элементы — это источники электрической энергии, вырабатывающие электрический ток методом химического взаимодействия двух металлов в электролите. Химическая энергия в гальванических элементах преобразуется в электрический ток.</p><h5><span class="ez-toc-section" id="i-18"><strong>Принцип работы</strong></span></h5><p>Действие гальванических элементов основано на том, что два разных металла в среде электролита взаимодействуют между собой, в результате чего во внешней цепи образуется электрический ток.</p><p></p><p>Такие химические элементы сегодня называют батарейками. Величина напряжения батарейки зависит от применяемых видов металлов и от числа элементов, находящихся в ней. Все устройство батарейки расположено в металлическом цилиндре. Электроды представляют собой металлические сетки с напылением восстановителя и окислителя.</p><p>Батарейки не могут восстанавливать утраченные свойства, так как в них осуществляется прямое преобразование химической энергии окислителя и восстановителя в электрическую. Химические реагенты при функционировании батарейки постепенно расходуются, а электрический ток уменьшается.</p><p>Отрицательный вывод батарейки выполнен из цинка или лития, он теряет электроны и является восстановителем. Другой положительный вывод играет роль окислителя, его изготавливают из оксида магния или солей металлов. Состав электролита в обычных условиях не пропускает через себя электрический ток. При замыкании электрической цепи начинается распад электролита на ионы, что обуславливает появление его электрической проводимости. Электролит состоит чаще всего из раствора кислоты или солей натрия и калия.</p><h5><span class="ez-toc-section" id="i-19"><strong>Виды и особенности устройства</strong></span></h5><h4><span class="ez-toc-section" id="i-20">Батарейки широко используются для питания разных электронных устройств, приборов, цифровой техники и делятся на три вида:</span></h4><ol><li>Щелочные.</li><li>Солевые.</li><li>Литиевые.</li></ol><h5><span class="ez-toc-section" id="i-21"> <strong>Солевые гальванические элементы</strong></span></h5><p>Такие батарейки относятся к марганцево-цинковым элементам питания, и являются наиболее применяемыми в настоящее время.</p><h4><span class="ez-toc-section" id="i-22">Достоинствами солевых батареек являются:</span></h4><ul><li>Приемлемые электрические параметры для многих областей использования.</li><li>Удобство применения.</li><li>Малая цена ввиду небольших расходов на изготовление.</li><li>Простая технология изготовления.</li><li>Дешевое и доступное сырье.</li></ul><p>Длительное время этот вид батареек является наиболее популярным, благодаря соотношению качества и цены. Однако в последние годы заводы изготовители уменьшают производство солевых гальванических элементов, и даже отказываются от выпуска, так как требования к источникам питания повышаются производителями электронной техники.</p><h4><span class="ez-toc-section" id="i-23">Недостатками солевых батареек являются:</span></h4><ul><li>Малый срок хранения, не более 2-х лет.</li><li>Резкое падение свойств при снижении температуры.</li><li>Резкое уменьшение емкости при повышении рабочего тока до эксплуатационных значений современных потребителей.</li><li>Быстрое уменьшение напряжения во время работы.</li></ul><p>Солевые гальванические элементы в конце своего разряда могут потечь, что связано с вытеканием электролита из-за увеличения объема положительного электрода, который выдавливает электролит. Активная масса плюсового электрода состоит из диоксида марганца и электролита. Сажа и графит, добавленный в активную смесь, повышают электропроводность активной смеси. Их доля равна от 8 до 20% в зависимости от марки батарейки. Для увеличения срока работы окислителя активную смесь насыщают электролитом.</p><p>Минусовой электрод изготавливают из очищенного цинка, устойчивого к коррозии. В нем остается небольшая доля кадмия или свинца, являющегося ингибиторами коррозии. Раньше в батарейках в качестве электролита использовали хлорид аммония. Он участвует в реакции образования тока, создает проходимость ионов. Но такой электролит не показал хороших результатов, и его заменили хлоридом цинка с примесями хлорида кальция. Марганцево-кислые элементы работают дольше, и показывают лучшие результаты при пониженных температурах.</p><p></p><p>В солевых гальванических элементах отрицательным полюсом является цинковый корпус 7. Плюсовой электрод 6 изготовлен из активной прессованной массы, пропитанной электролитом. По центру этой массы находится угольный стержень 5, обработанный парафином для удержания влаги в электролите. Верхняя часть стержня закрыта металлическим колпаком. В сепараторе 4 находится густой электролит. В газовую камеру 1 поступают газы, образованные при работе батарейки. Сверху батарейку закрывают прокладкой 3. Весь гальванический элемент заключают в футляр 2, выполненный из картона или фольги.</p><h5><span class="ez-toc-section" id="i-24"><strong>Щелочные батарейки</strong></span></h5><p>Щелочные элементы питания появились в середине прошлого века. В них в качестве окислителя выступает диоксид марганца, а в качестве восстановителя порошковый цинк. Это дает возможность увеличить поверхность. Для предохранения от коррозии раньше применялось амальгамирование. Но после запрета на ртуть используют очищенные цинковые порошки с добавлением других металлов и ингибиторов коррозии.</p><p>Активным веществом анода щелочной (алкалиновой) батарейки стал очищенный цинк в виде порошка с добавлением алюминия, индия или свинца. Активная смесь катода включает в себя диоксид марганца, ацетиленовую сажу или графит. Электролит алкалиновых батареек состоит из едкого натра или калия с добавлением оксида цинка.</p><p>Порошковый анод позволяет значительно повысить использование активной смеси, в отличие от солевых батареек. Алкалиновые батарейки обладают значительно большей емкостью, чем солевые, при равных габаритных размерах. Они хорошо себя показали в работе на морозе.</p><p>Особенностью устройства алкалиновых элементов является порошковый цинк, поэтому вместо цинкового стакана используют стальной корпус для положительного вывода. Активная смесь положительного электрода находится возле внутренней стенки стального корпуса. В алкалиновой батарейке есть возможность разместить больше активной смеси положительного электрода, в отличие от солевой.</p><p></p><p>В активную смесь вставляется целлофановый сепаратор, смоченный электролитом. По центру батарейки проходит латунный отрицательный электрод. Остальной объем между сепаратором и отрицательным токоотводом заполняется анодной пастой в виде порошкового цинка, пропитанного густым электролитом. Обычно в качестве электролита используют щелочь, насыщенную специальными соединениями цинка. Это дает возможность предотвратить потребление щелочи в начале работы элемента, и снизить коррозию. Масса щелочных батареек выше солевых из-за стального корпуса и большей плотности активной смеси.</p><p>По многим основным параметрам алкалиновые гальванические элементы превосходят солевые элементы. Поэтому в настоящее время увеличивается объем производства щелочных батареек.</p><h5><span class="ez-toc-section" id="i-25"><strong>Литиевые элементы питания</strong></span></h5><p>Литиевые гальванические элементы применяются в различных современных устройствах. Они выпускаются различных типоразмеров и видов.</p><p></p><p>Существуют литиевые батарейки и <strong>литиевые аккумуляторы</strong>, имеющие между собой большие отличия. Батарейки имеют в составе твердый органический электролит, в отличие от других видов элементов. Литиевые элементы используются в местах, где требуются средние и малые токи разряда, стабильное рабочее напряжение. Литиевый аккумулятор можно перезаряжать определенное количество раз, а батарейки не предназначены для этого, и используются только один раз. Их запрещается вскрывать или перезаряжать.</p><h5><span class="ez-toc-section" id="i-26"><strong>Основные требования к производству</strong></span></h5><ul><li>Надежная герметизация корпуса. Нельзя допускать утечки электролита и проникновения внутрь других веществ из внешней среды. Нарушение герметичности приводит к их возгоранию, так как литий является высоко активным элементом. Гальванические элементы с нарушенной герметичностью не годятся для эксплуатации.</li><li>Изготовление должно проходить в герметичных помещениях с аргоновой атмосферой и контролем влажности.</li></ul><p>Форма литиевых аккумуляторов бывает цилиндрической, дисковой или призматической. Габариты практически не отличаются от других видов батареек.</p><h5><span class="ez-toc-section" id="i-27"><strong>Область использования</strong></span></h5><h4><span class="ez-toc-section" id="i-28">Литиевые гальванические элементы обладают более длительным сроком работы, по сравнению с другими элементами. Область применения очень широка:</span></h4><ul><li>Космическая промышленность.</li><li>Авиационное производство.</li><li>Оборонная промышленность.</li><li>Детские игрушки.</li><li>Медицинская техника.</li><li>Компьютеры.</li><li>Фото- и видеокамеры.</li></ul><h4><span class="ez-toc-section" id="i-29"><strong>Преимущества</strong></span></h4><ul><li>Широкий интервал рабочих температур.</li><li>Компактные размеры и масса.</li><li>Длительная эксплуатация.</li><li>Стабильные параметры в различных условиях.</li><li>Большая емкость.</li></ul><h4><span class="ez-toc-section" id="i-30"><strong>Недостатки</strong></span></h4><ul><li>Возможность внезапного возгорания при несоблюдении правил пользования.</li><li>Высокая цена, по сравнению с другими видами батареек.</li></ul><h6><span class="ez-toc-section" id="i-31"><strong>Похожие темы:</strong></span></h6><p><span class="mylink" data-url="https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/jelektropitanie/galvanicheskie-elementy/">electrosam.ru</span></p><h2><span class="ez-toc-section" id="i-32">Гальванический элемент: схема, принцип работы, применение</span></h2><p>Для того чтобы составить схему гальванического элемента, необходимо понять принцип его действий, особенности строения.</p><p>Потребители редко обращают внимание на аккумуляторы и батарейки, при этом именно эти источники тока являются самыми востребованными.</p><img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_0.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_0.jpg" /></noscript><h3><span class="ez-toc-section" id="i-33">Химические источники тока</span></h3><p>Что собой представляет гальванический элемент? Схема его основывается на электролите. В устройство входит небольшой контейнер, где располагается электролит, адсорбируемый материалом сепаратора. Кроме того, схема двух гальванических элементов предполагает наличие катода и анода. Как называется такой гальванический элемент? Схема, связывающая между собой два металла, предполагает наличие окислительно-восстановительной реакции.</p><img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_1.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_1.jpg" /></noscript><h3><span class="ez-toc-section" id="i-34">Простейший гальванический элемент</span></h3><p>Он подразумевает наличие двух пластин либо стержней, выполненных из разных металлов, которые погружены в раствор сильного электролита. В процессе работы данного гальванического элемента, на аноде осуществляется процесс окисления, связанный с отдачей электронов.</p><p>На катоде – восстановление, сопровождающееся принятием отрицательных частиц. Происходит передача электронов по внешней цепи к окислителю от восстановителя.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-35">Пример гальванического элемента</span></h3><p>Для того чтобы составить электронные схемы гальванических элементов, необходимо знать величину их стандартного электродного потенциала. Проанализируем вариант медно-цинкового гальванического элемента, функционирующего на основе энергии, выделяющейся при взаимодействии сульфата меди с цинком.</p><p>Этот гальванический элемент, схема которого будет приведена ниже, называют элементом Якоби-Даниэля. Он включает в себя медную пластинку, которая погружена в раствор медного купороса (медный электрод), а также он состоит из цинковой пластины, находящейся в растворе его сульфата (цинковый электрод). Растворы соприкасаются между собой, но для того, чтобы не допускать их смешивания, в элементе используется перегородка, выполненная из пористого материала.</p><img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_2.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_2.jpg" /></noscript><h3><span class="ez-toc-section" id="i-36">Принцип действия</span></h3><p>Как функционирует гальванический элемент, схема которого имеет вид Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Во время его работы, когда замкнута электрическая цепь, происходит процесс окисления металлического цинка.</p><p>На его поверхности соприкосновения с раствором соли наблюдается превращение атомов в катионы Zn2+. Процесс сопровождается выделением «свободных» электронов, которые передвигаются по внешней цепи.</p><p>Реакцию, протекающую на цинковом электроде, можно представить в следующем виде:</p><p>Zn = Zn2+ + 2e-</p><p>Восстановление катионов металла осуществляется на медном электроде. Отрицательные частицы, которые попадают сюда с цинкового электрода, объединяются с катионами меди, осаждая их в виде металла. Данный процесс имеет следующий вид:</p><p>Cu2+ + 2e- = Cu</p><p>Если сложить две реакции, рассмотренные выше, получается суммарное уравнение, описывающее работы цинково-медного гальванического элемента.</p><p>В качестве анода выступает цинковый электрод, катодом служит медь. Современные гальванические элементы и аккумуляторы предполагают применение одного раствора электролита, что расширяет сферы их применения, делает их эксплуатацию более комфортной и удобной.</p><img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_3.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_3.jpg" /></noscript><h3><span class="ez-toc-section" id="i-37">Разновидности гальванических элементов</span></h3><p>Самыми распространенными считают угольно-цинковые элементы. В них применяется пассивный угольный коллектор тока, контактирующий с анодом, в качестве которого выступает оксид марганца (4). Электролитом является хлорид аммония, применяемый в пастообразном виде.</p><p>Он не растекается, поэтому сам гальванический элемент называют сухим. Его особенностью является возможность «восстанавливаться» на протяжении работы, что позитивно отражается на продолжительности их эксплуатационного периода. Такие гальванические элементы имеют невысокую стоимость, но невысокую мощность. При понижении температуры они снижают свою эффективность, а при ее повышении происходит постепенное высыхание электролита.</p><p>Щелочные элементы предполагают использование раствора щелочи, поэтому имеют довольно много областей применения.</p><p>В литиевых элементах в качестве анода выступает активный металл, что позитивно отражается на сроке эксплуатации. Литий имеет отрицательный электродный потенциал, поэтому при небольших габаритах подобные элементы имеют максимальное номинальное напряжение. Среди недостатков подобных систем можно выделить высокую цену. Вскрытие литиевых источников тока является взрывоопасным.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-38">Заключение</span></h3><p>Принцип работы любого гальванического элемента основывается на окислительно-восстановительных процессах, протекающих на катоде и аноде. В зависимости от используемого металла, выбранного раствора электролита, меняется срок службы элемента, а также величина номинального напряжения. В настоящее время востребованы литиевые, кадмиевые гальванические элементы, имеющие достаточно продолжительный срок своей службы.</p><p><span class="mylink" data-url="https://fb.ru/article/302838/galvanicheskiy-element-shema-printsip-rabotyi-primenenie">fb.ru</span></p><h2><span class="ez-toc-section" id="24">24. Рассмотреть работу гальванического элемента на примере элемента Даниэля Якоби. Принцип составления схемы гальванического элемента. Как рассчитывается эдс гальванического элемента.</span></h2><p align="center"> <img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_4.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_4.jpg" /></noscript></p><p> Гальванический элемент состоит из двух электродов <strong>— </strong>анода и катода. Его устройство и принцип работы рассмотрим на примере элемента Даниэля-Якоби. В этом элементе используют медный и цинковый электроды. Каждый электрод помещен в ёмкость с раствором электролита, катионы которых «одноимённый» материалу электрода. Ёмкости разделены перегородкой. Цинковый электрод опущен в растворZnSO<sub>4.</sub>При замыкании цепи гальванического элемента между электродом и раствором электролита идёт реакция окисления:</p><p></p><p> Ионы цинка из электрода переходят в раствор, а на электроде остаются электроны; таким образом цинковая пластинка заряжается отрицательно и становится анодом. Возникает отрицательный электродной потенциал .</p><p> Между медным электродом и окружающем его раствором CuSO<sub>4</sub>идёт реакция восстановления:</p><p></p><p> Ионы меди из раствора осаждаются на медном электроде, который приобретает положительный заряд и становится катодом. Электродный потенциал его будет равен </p><p> Катод — менее активный металл, а анод — более. например: (-)Zn|ZnSO<sub>4</sub>||CuCl<sub>2</sub>|Cu(+)</p><p> ЭДС = потенциал катода — потенциал анода</p><h3><span class="ez-toc-section" id="25">25. Концентрационный гальванический элемент, принцип работы и расчет эдс. Привести пример.</span></h3><p> <b>Концентрационные элементы</b> состоят из одинаковых электродов, отличающихся активностями потенциалопределяющего иона Действительно, из уравнения Нернста следует, что при с1>c2 ЭДС концентрационного элемента </p><table cellpadding="1" cellspacing="0"><col /><col /><col /><tr><td></td><td><p align="center"></p></td><td></td></tr></table><p> равна </p><table cellpadding="1" cellspacing="0"><col /><col /><col /><tr><td></td><td><p align="center"></p></td><td></td></tr></table><p> ЭДС этих элементов обычно очень мала. Концентрационные элементы используются при определении pH и концентраций труднорастворимых солей.</p><p> Пример: Zn|ZnCl<sub>2</sub>||ZnCl<sub>2</sub>||Zn — концентрация меньше — анод, больше — катод</p><h3><span class="ez-toc-section" id="26">26. Что такое электролиз? Какие бывают электроды? Электролиз расплава. Привести пример.</span></h3><p> Электролиз -электрохимические процессы прямого преобразования электрической энергии в химическую, протекающие на электродах под действием постоянного тока.</p><p> При электролизе возможны 2 случая работы электродов:</p><ol><li><p> Инертные – не участвуют в процессе электролиза (Pt, Au, Ag, C)</p></li><li><p> Растворимые электроды – участвуют в процессе электролиза. Растворимый анод.</p></li></ol><p> Me<sup>n+</sup>+ne=Me</p><p> <b>Электролиз расплава</b>. Рассмотрим электролиз расплава СuCl<sub>2</sub>, который диссоциирует на ионы Сu<sup>2+</sup>и Cl⁻. При подключении напряжения к электродам через расплав начинает протекать электрический ток. Так, при электролизе расплава хлорида меди (II) электродные процессы могут быть выражены полуреакциями:</p><p> на катоде (–): Сu<sup>2+</sup>+ 2e → Cu<sup>0</sup>– катодное восстановление</p><p> на аноде (+): 2 Cl<sup>–</sup>– 2e → Cl<sub>2</sub>– анодное окисление</p><p> Общая реакция электрохимического разложения вещества представляет собой сумму двух электродных полуреакций, и для хлорида меди она выразится уравнением</p><p> Cu<sup>2+</sup>+ 2 Cl<sup>–</sup>→ Cu + Cl<sub>2</sub></p><h3><span class="ez-toc-section" id="27">27. Электролиз растворов. Привести все случаи в зависимости от активности металлов.</span></h3><p> В электролизе растворов участвует вода</p><p> Катодный процесс: 2H<sub>2</sub>O+2e=H<sub>2</sub>+2OH ф=-0,41 В,</p><p> Анодный процесс: 2Н<sub>2</sub>О-4е=О<sub>2</sub>+4ОН</p><p><span class="mylink" data-url="https://studfiles.net/preview/6894166/page:6/">studfiles.net</span></p><h2><span class="ez-toc-section" id="8">8. Гальванический элемент. Выражение для эдс гальванического элемента. Работа гальванического элемента.</span></h2><p> При любой окислительно-восстановительной реакции происходит переход электронов от восстановителя к окислителю. Так, при опускании цинковой пластинки в раствор сульфата меди происходит реакция</p><p align="center"> Zn + Cu<sup>2+</sup> = Си + Zn<sup>2+</sup></p><p> Здесь восстановитель — цинк — отдает электроны. Эта полуреакция выражается уравнением:</p><p align="center"> Zn = Zn<sup>2+</sup><i>2</i><i>е</i><sup>—</sup></p><p> Окислитель — ион меди — принимает электроны. Уравнение этой полуреакции имеет вид:</p><p align="center"> Си<sup>2+</sup> + 2е<sup>—</sup> = Си</p><p> Эту реакцию можно осуществить таким способом, что окислительная и восстановительная полуреакции окажутся пространственно разделенными, а электроны будут переходить от восстановителя к окислителю не непосредственно, а по проводнику электрического тока — по внешней цепи. Этот направленный поток электронов представляет собою электрический ток. При таком осуществлении окислительно-восстановительной реакции ее энергия будет превращена в электрическую энергию, которую можно использовать, включив во внешнюю цепь устройство, потребляющее электрическую энергию (например, электронагревательный прибор, электрическую лампу и т. п.).</p><p> <b>Гальванические элементы</b> – это устройства, которые применяют для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую энергию.</p><p> В качестве примера на рисунке приведен медно-цинковый гальванический элемент, работающий за счет энергии приведенной выше реакции между цинком и сульфатом меди.</p><p align="center"> <img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_5.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_5.jpg" /></noscript></p><p> При работе элемента, т. е. при замкнутой цепи, цинк окисляется: на поверхности его соприкосновения с раствором атомы цинка превращаются в ионы и, гидратируясь, переходят в раствор. Высвобождающиеся при этом электроны движутся по внешней цепи к медному электроду. На медном электроде протекает восстановление ионов меди. Электроны, приходящие сюда от цинкового электрода, соединяются с выходящими из раствора дегидратирующимися ионами меди; образуются атомы меди, выделяющиеся в виде металла.</p><p> Таким образом, при работе гальванического элемента электроны от восстановителя переходят к окислителю по внешней цепи, на электродах идут электрохимические процессы, в растворе наблюдается направленное движение ионов.</p><p> Электрод, на котором протекает окисление, называется анодом. Электрод, на котором протекает восстановление, называется катодом. В медно-цинковом элементе цинковый электрод является анодом, а медный — катодом.</p><p> Протекающая в гальваническом элементе окислительно-восстановительная реакция представляет собой сложный процесс. Она включает собственно электрохимические стадии (превращения атомов, ионов или молекул на электродах), перенос электронов, перенос ионов. Все эти стадии сопряжены между собой и протекают с одной и той же скоростью; число электронов, которые за единицу времени отдает цинк, равно числу электронов, принимаемых за это же время ионами меди. Поэтому скорость реакции, протекающей в гальваническом элементе, пропорциональна количеству электричества, перенесенного по цепи в единицу времени, т. е. силе тока в цепи.</p><p> Электрический ток, протекающий по внешней цепи гальванического элемента, может производить полезную работу. Но работа, которую можно выполнить за счет энергии химической реакции, зависит от ее скорости: она максимальна при бесконечно медленном—обратимом—проведении реакции. Следовательно, работа, которую можно произвести за счет реакции, протекающей в гальваническом элементе, зависит от величины отбираемого от него тока. Если, увеличивая сопротивление внешней цепи, уменьшать ток до бесконечно малого значения, то и скорость реакции в элементе тоже будет бесконечно малой, а работа — максимальной. Теплота, выделяемая во внутренней цепи элемента, будет при этом, наоборот, минимальна.</p><p> Работа электрического тока выражается произведением количества прошедшего по цепи электричества на напряжение. В медно-цинковом элементе при окислении одного эквивалента цинка и одновременном восстановлении одного эквивалента ионов меди по цепи пройдет один фарадей <i>(F</i> = 96485 кулонов) электричества, так что полезная работа <i>А’,</i> которую ток может совершить, будет равна</p><p align="center"></p><p> где <i>V—</i> напряжение между полюсами элемента.</p><p> Но поскольку эта работа зависит от силы тока, то и напряжение между полюсами элемента тоже зависит от силы тока <i>(F — </i>величина постоянная). В предельном случае, отвечающем обратимому протеканию реакции, напряжение будет максимальным.</p><p> <b>ЭДС гальванического элемента</b> – это максимальное значение напряжения гальванического элемента, соответствующее обратимому протеканию реакции.</p><p> Для этого предельного случая полезная работа, производимая электрическим током в медно-цинковом элементе при взаимодействии одного эквивалента цинка с одним эквивалентом ионов меди, выразится уравнением</p><p align="center"></p><p> где <img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_6.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_6.jpg" /></noscript><i> —</i> э. д. с. элемента.</p><p> При взаимодействии одного моля атомов цинка с одним молем ионов меди уравнение примет вид:</p><p align="center"></p><p> В общем случае при растворении (или выделении) одного моля вещества, ионы которого имеют заряд равный <i>z,</i> максимальная полезная работа связана с э. д. с. уравнением:</p><p align="center"></p><p> При постоянных температуре и давлении максимальная полезная работа реакции равна взятому с обратным знаком изменению энергии Гиббса <img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_7.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_7.jpg" /></noscript>. Отсюда:</p><p align="center"></p><p> Если концентрации веществ, участвующих в реакции, равны единице, т. е. если соблюдаются стандартные условия, то э.д.с. элемента называется его стандартной электродвижущей силой и обозначается <i>Е°.</i> При этом последнее уравнение принимает вид:</p><p align="center"></p><p><span class="mylink" data-url="https://studfiles.net/preview/359070/page:4/">studfiles.net</span></p><h2><span class="ez-toc-section" id="i-39">Гальванический элемент: схема, принцип работы, состав</span></h2><p>Впервые в мире гальванический элемент был разработан Луиджи Гальвани. Об его истории читайте в этой статье. По сути это временный источник электрического тока, который формируется за счет протекания химической реакции. Поток электронов формируется за счет взаимодействия между двумя разноименными металлами. В результате этого химическая энергия преобразуется в электрическую, которую уже можно использовать в повседневной жизни.</p><p>Концентрационный гальванический элемент – это источник тока в состав которого входит 2 однотипных металлических электродов помещенных в смесь солей этого металла в различных концентрациях.</p><p>Кроме Гальвани созданием эффективной батареи занимался Даниэль Якоби. Он немного видоизменил свой источник энергии. В его состав входит пластина, выполненная из меди, помещенная в CuSO4 и пластина из цинка погруженная в ZnSO4. Чтобы не дать им воздействовать прямо друг на друга между ними установлена пористая стенка. Ниже представлена схема гальванического элемента Даниэля Якоби.</p><p><img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_8.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_8.jpg" /></noscript></p><p>Цинк и медь обладают разной активностью и поэтому их заряд по величине будет различным. В итоге уровень электродов также не однозначен. Это позволяет им перемещаться и производить электрический или гальванический ток. Он начинает протекать, когда любой человек или изобретатель тока хранящего аппарата присоединяет нагрузку. В качестве нее может быть лампочка, приемник, компьютерная мышка и другие электрические устройства.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-40"><strong>Схема гальванического элемента</strong></span></h3><p>Под схемой подразумевают его состав и устройство. Он может быть выполнен из нескольких химических элементов с применением вспомогательных приспособлений. Ниже об строение гальванического элемента будет рассказано кратко. Подробнее о нем читайте в этой статье!</p><h4><span class="ez-toc-section" id="i-41"><strong>Устройство гальванического элемента</strong></span></h4><p>Самый простой энергетический накопитель состоит из:</p><ol><li>Стрежня из угля.</li><li>Двух разнородных металлов.</li><li>Электролита.</li><li>Смола или пластик.</li><li>Изолятора.</li></ol><p><img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_9.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_9.jpg" /></noscript></p><p>Как видно из этой схемы в составе строения гальванического элемента имеется отрицательный и положительный электрод. Они могут быть выполнены из меди, цинка и других металлов. Имеют название по типу медно цинковые. Иногда их называют сухие батарейки.</p><p>Обозначение гальванического элемента на схеме выполнено в виде двух вертикальных прямых приближенных друг к другу на небольшом расстоянии. Одна из которых будет меньше. По краям возле каждой такой линии имеются знаки, обозначающие полярность. У длинной линии ставят плюс, а у короткой минус. Рядом может располагаться вольтаж. Это означает что схема в которой используется батарейка работает только от этого напряжения.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-42"><strong>Принцип работы гальванического элемента</strong></span></h3><p>Работа гальванического элемента осуществляется за счет движения электронов от одного металлического контакта к другому. Идет некое химическое превращение. Подробнее про термодинамику гальванического элемента и образование гальванического электричества читайте здесь.</p><h4><span class="ez-toc-section" id="i-43"><strong>Ответы на часто задаваемые вопросы</strong></span></h4><table><tbody><tr><td>Гальванический/ая</td><td>Разъяснение</td></tr><tr><td>Батарея</td><td>Источник энергии работающий за счет процессов, происходящих в ограниченном миниатюрном пространстве. В частности, энергия появляется, когда идет химическая реакция.</td></tr><tr><td>Элемент Вольта или Вольтов столб<p> </p></td><td>Это энергетический элемент впервые созданный ученым по фамилии Вольт.</td></tr><tr><td>Процесс</td><td>Взаимодействие между химическими элементами в результате которого образуется электрический ток.</td></tr><tr><td>Разряд</td><td>Это завершение протекания химической реакции. То есть взаимодействия между веществами не будет.<p>Гальванический разряд есть в игре Warframe. По сути это модификация, которая находится в большом дефиците. Ее используют для холодного оружия. Полярность V2.</p></td></tr><tr><td>Гальванический контакт<p> </p></td><td>Это контакт между электродами и раствором.</td></tr><tr><td>Эффект</td><td>Появление разности между двумя контактами из 2-х типов металлов. Величина зависит от температуры и химии проводников. По сути это первый закон Вольта.</td></tr><tr><td>Соединение/связь/цепь</td><td>Объединение 2-х и более участков электрической цепи с источником тока.</td></tr><tr><td>Гальванический заряд</td><td>Наполнение батареи энергией.</td></tr></tbody></table><p>Гальваника – это протекание химических процессов с использование электрического тока. В ходе реакция сокращается количество растворенных катионов металла до такой степени что в конечном итоге они создают единое покрытие на металлическом электроде. В итоге предмет получается более прочным, исчезают небольшие вмятины и его вид становится более привлекательным.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-44"><strong>Типы гальванических элементов</strong></span></h3><p>Выделяют ряд батареек определенных типов.</p><h4><span class="ez-toc-section" id="i-45"><strong>Таблица гальванических элементов</strong></span></h4><table><tbody><tr><td>Тип</td><td>Напряжение</td><td>Основные плюсы</td></tr><tr><td>Литиевые</td><td>3 V</td><td>Большая емкость, высокая сила тока.</td></tr><tr><td>Солевые батарейки или угольно – цинковые</td><td>1.5 в</td><td>Самые дешевые.</td></tr><tr><td>Никельоксигидроксильные NiOOH</td><td>1.6 вольт</td><td>Повышенный ток. Большая емкость.</td></tr><tr><td>Щелочные или алкалиновые</td><td>1.6 V</td><td>Большая сила тока. Хороший объем.</td></tr></tbody></table><p>Более детальнее эта тема раскрыта в статье виды батареек!</p><h4><span class="ez-toc-section" id="i-46"><strong>Назначение гальванического элемента</strong></span></h4><p>Он предназначен для запуска электрической технике. Это могут быть:</p><ol><li>Часы.</li><li>Пульты.</li><li>Фонарики.</li><li>Медицинское оборудование.</li><li>Ноутбуки.</li><li>Игрушки.</li><li>Брелки.</li><li>Телефоны.</li><li>Лазерные указки.</li><li>Калькуляторы.</li></ol><p>И им подобные окружающие нас вещи.</p><h3><span class="ez-toc-section" id="i-47"><strong>Гальванический элемент в домашних условиях</strong></span></h3><p>Простой источник тока можно сделать и своими руками. Для этого нам потребуется следующий инвентарь:</p><ol><li>Пластиковый стакан.</li><li>Электролит. В качестве него можно взять соленый раствор, газировку или лимонную кислоту, разведенную в воде.</li><li>Пластинки двух разных металлов. К примеру алюминий и медь.</li><li>Провода</li></ol><h4><span class="ez-toc-section" id="i-48"><strong>Процесс изготовления</strong></span></h4><p>Берем пластиковый стаканчик и наливаем в него электролит. Не следует наполнять стакан до самых краев. Лучше на 1-2 сантиметра не долить. К металлическим пластинам прикрепите проводники. Далее установите на края нашей емкости пластины из меди и алюминия. Они должны располагаться параллельно друг к другу. Когда все готова можно замерить с помощью вольтметра напряжение.</p><p>Подключите прибор и прикоснитесь щупами к контактам нашего источника тока. Держите и не отрывайте их пока на дисплее не высветится напряжение. Обычно оно составляет 0.5-0.7 вольт. Такие цифры показываются в зависимости от электролита. Точнее используемого вещества в его качестве.</p><p>Более детально создание батареи своими руками описано в этой статье.</p><p>Таким образом изготавливается самодельный гальванический элемент.</p><p><span class="mylink" data-url="https://batareykaa.ru/vse-o-galvanicheskom-jelemente/">batareykaa.ru</span></p><h2><span class="ez-toc-section" id="36">3.6 Опишите устройство и принцип действия биметаллических гальванических элементов ну и тд.Эдс расчет пример. Гальванические элементы. Направление окислительно-восстановительных реакций</span></h2><p align="justify"> Рассмотрим реакцию:</p><p align="center"> Zn + CuSO<sub>4</sub> → ZnSO<sub>4</sub> + Cu</p><p align="justify"> Сущность этой реакции вытеснения сводится к <u>восстановлению</u> одним металлом иона второго. Например, в ряду металлов <u>Zn</u>, <u>Fe</u>, <u>Cu</u>, <u>Ag</u> каждый предыдущий вытесняет последующий из его солей, тогда как обратное вытеснение не наблюдается.</p><p align="justify"> Процесс взаимодействия цинка с ионом меди по приведенной выше схеме можно разбить на две полуреакции:</p><p align="center"> Zn – 2e → Zn<sup>2+</sup></p><p align="center"> Cu<sup>2+</sup> + 2e → Cu</p><p align="justify">Очевидно, что если бы удалось осуществить передачу <u>электронов</u> не непосредственно, а через металлический проводник, то по нему потек бы от цинка к меди поток электронов, т.е. электрический ток. На рисунке 6.1 показана схема <u>гальванического элемента</u>, т.е. установки, делающей возможной такую передачу электронов по проводу. В гальваническом элементе происходит непосредственное преобразование энергии химической реакции в электрическую энергию.</p><p align="center"> <img class="lazy lazy-hidden" decoding="async" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_10.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="/wp-content/uploads/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa_10.jpg" /></noscript></p><p align="center">Рисунок 6.1 – Конструкция медно-цинкового гальванического элемента (<u>элемент Даниэля-Якоби</u>)</p><p align="justify">Сосуд А и соединяющая оба сосуда трубка В заполнены раствором <u>ZnSO</u><sub><u>4</u></sub>, сосуд Б – раствором <u>CuSO</u><sub><u>4</u></sub>. В первый из них опущена цинковая пластинка, во второй – медная. Если соединить обе пластинки проводом, то по нему в указанном стрелкой направлении начнут перемещаться электроны (потечет электрический ток). Трубка В обеспечивает замкнутость цепи, по ней перемещаются ионы SO<sub>4</sub><sup>2–</sup>. <u>Электрод</u>, на котором происходит процесс восстановления (на рисунке 6.1 – медный) называется катодом, а электрод, на котором осуществляется окисление (в рассмотренном примере – цинковый) – анодом.</p><p align="justify"> В данном случае электродные процессы являются <u>гетерогенными</u>, т.к. окисленная и восстановленная формы находятся в разных <u>фазах</u> <u>*</u>. Вболее общем виде гетерогенный электродный процесс можно записать в виде:</p><p align="center"> Me (ВФ, тв. фаза) – <i>n</i>e<sup>–</sup> Me<sup><i>n</i></sup><sup>+</sup> (aq) (ОФ, раствор)</p><p align="justify">На границе раздела фаз возникает <u>двойной электрический слой</u>, состоящий из катионов Me<sup><i>n</i></sup><sup>+</sup> (в растворе) и электронов (в металле), что приводит к появлению <u>потенциала</u> <i>E</i>(Me<sup><i>n</i></sup><sup>+</sup>/Me). Его абсолютная величина определению не поддается, однако легко измеряется разность потенциалов катода и анода, которая называется <u>электродвижущей силой</u> (ЭДС) гальванического элемента Δ<i>E</i>=<i>E</i><sub>к</sub>–<i>E</i><sub>а</sub>. Если в таких устройствах условно считать потенциал какого-то электрода равным нулю, то измерением ЭДС можно получить относительные значения других электродных потенциалов, что важно для сравнительной количественной характеристики электродов.</p><p align="justify"> Условно за нуль принят потенциал <u>стандартного водородного электрода</u>, который состоит из <u>платиновой</u> пластинки, покрытой <u>платиновой чернью</u> и частично погруженной в раствор кислоты с <u>активной концентрацией ионов</u> водорода, равной 1 моль/л. Электрод омывается газообразным<u>водородом</u> под давлением 1,013·10<sup>5</sup> Па (1 атмосфера), что приводит к образованию системы:</p><p align="center"> 2 H<sup>+</sup> + 2eH<sub>2</sub></p><p align="justify"> Для измерения электродных потенциалов металлов, например <u>меди</u>, составляют гальванический элемент, в котором вторым электродом служит стандартный водородный электрод. В основе работы составленного гальванического элемента лежит реакция</p><p align="center"> Cu<sup>2+</sup> + H<sub>2</sub> → 2H<sup>+</sup> + Cu</p><p align="justify">На схеме гальванического элемента границы раздела <u>фаз</u> показывают одной вертикальной чертой, а электроды отделяют друг от друга двумя вертикальными чертами. Анод на схеме указывают слева, а катод – справа:</p><p align="center"> А (–) Pt(H<sub>2</sub>)2H<sup>+</sup>Cu<sup>2+</sup>Cu (+) К</p><p align="justify">Катодом в этом случае является медный электрод. ЭДС гальванического элемента, измеренная при концентрации (<u>активности</u>) ионов меди 1 моль/л, равна 0,34 В и может быть выражена как Δ<i>E</i>=<i>E</i>(Cu<sup>2+</sup>/Cu)–<i>E</i>(2H<sup>+</sup>/H<sub>2</sub>). Так как <i>E</i>(2H<sup>+</sup>/H<sub>2</sub>) принят за нуль, то <i>E</i>(Cu<sup>2+</sup>/Cu)=Δ<i>E</i>=0,34В при стандартных условиях. Если медь заменить <u>цинком</u>, то катодом будет <u>водородный электрод</u>. Тогда <i>E</i>(Zn<sup>2+</sup>/Zn)= –Δ<i>E</i>= –0,76В.</p><p><span class="mylink" data-url="https://studfiles.net/preview/6808975/page:10/">studfiles.net</span></p></div><footer class="entry-footer entry-meta"></footer></div></article><nav class="navigation post-navigation" aria-label="Записи"><h2 class="screen-reader-text">Навигация по записям</h2><div class="nav-links"><div class="nav-previous"><a href="https://m-gen.ru/raznoe-2/princip-raboty-optopary-optopara-princip-raboty-optrony-princip-raboty-2.html" rel="prev">Принцип работы оптопары – Оптопара принцип работы, оптроны принцип работы</a></div><div class="nav-next"><a href="https://m-gen.ru/raznoe-2/fedora-electronic-lab-fedora-electronic-lab.html" rel="next">Fedora Electronic Lab: комплексная платформа для разработки электроники</a></div></div></nav><div class="related-posts-wrapper related-posts-column-3"><h4>Похожие записи</h4><div class="inner-wrapper"><div class="related-posts-item"><div class="related-posts-thumb"> <noscript><img src="https://m-gen.ru/wp-content/themes/start-magazine/images/no-image.png" alt="" /></noscript><img class="lazyload" src='data:image/svg+xml,%3Csvg%20xmlns=%22http://www.w3.org/2000/svg%22%20viewBox=%220%200%20210%20140%22%3E%3C/svg%3E' data-src="https://m-gen.ru/wp-content/themes/start-magazine/images/no-image.png" alt="" /></div><div class="related-posts-text-wrap"><div class="related-posts-meta entry-meta"> <span class="posted-on">21.11.2024</span> <span class="comments-link"><a href="https://m-gen.ru/raznoe-2/osobennosti-pitaniya-kormyashhej-mamy-chto-mozhno-i-nelzya-est-pri-grudnom-vskarmlivanii.html#respond">0</a></span></div><h3 class="related-posts-title"> <a href="https://m-gen.ru/raznoe-2/osobennosti-pitaniya-kormyashhej-mamy-chto-mozhno-i-nelzya-est-pri-grudnom-vskarmlivanii.html">Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании</a></h3></div></div><div class="related-posts-item"><div class="related-posts-thumb"> <noscript><img src="https://m-gen.ru/wp-content/themes/start-magazine/images/no-image.png" alt="" /></noscript><img class="lazyload" src='data:image/svg+xml,%3Csvg%20xmlns=%22http://www.w3.org/2000/svg%22%20viewBox=%220%200%20210%20140%22%3E%3C/svg%3E' data-src="https://m-gen.ru/wp-content/themes/start-magazine/images/no-image.png" alt="" /></div><div class="related-posts-text-wrap"><div class="related-posts-meta entry-meta"> <span class="posted-on">19.11.2024</span> <span class="comments-link"><a href="https://m-gen.ru/raznoe-2/novorozhdennyj-kakaet-slizyu-prichiny-poyavleniya-slizi-v-kale-grudnichka.html#respond">0</a></span></div><h3 class="related-posts-title"> <a href="https://m-gen.ru/raznoe-2/novorozhdennyj-kakaet-slizyu-prichiny-poyavleniya-slizi-v-kale-grudnichka.html">Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка</a></h3></div></div><div class="related-posts-item"><div class="related-posts-thumb"> <noscript><img src="https://m-gen.ru/wp-content/themes/start-magazine/images/no-image.png" alt="" /></noscript><img class="lazyload" src='data:image/svg+xml,%3Csvg%20xmlns=%22http://www.w3.org/2000/svg%22%20viewBox=%220%200%20210%20140%22%3E%3C/svg%3E' data-src="https://m-gen.ru/wp-content/themes/start-magazine/images/no-image.png" alt="" /></div><div class="related-posts-text-wrap"><div class="related-posts-meta entry-meta"> <span class="posted-on">19.11.2024</span> <span class="comments-link"><a href="https://m-gen.ru/raznoe-2/gemangioma-u-novorozhdennyx-prichiny-vidy-lechenie-i-profilaktika.html#respond">0</a></span></div><h3 class="related-posts-title"> <a href="https://m-gen.ru/raznoe-2/gemangioma-u-novorozhdennyx-prichiny-vidy-lechenie-i-profilaktika.html">Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика</a></h3></div></div></div></div><div id="comments" class="comments-area"><div id="respond" class="comment-respond"><h3 id="reply-title" class="comment-reply-title">Добавить комментарий <small><a rel="nofollow" id="cancel-comment-reply-link" href="/raznoe-2/princip-raboty-galvanicheskogo-elementa.html#respond" style="display:none;">Отменить ответ</a></small></h3><form action="https://m-gen.ru/wp-comments-post.php" method="post" id="commentform" class="comment-form" novalidate><p class="comment-notes"><span id="email-notes">Ваш адрес email не будет опубликован.</span> <span class="required-field-message">Обязательные поля помечены <span class="required">*</span></span></p><p class="comment-form-comment"><label for="comment">Комментарий <span class="required">*</span></label><textarea id="comment" name="comment" cols="45" rows="8" maxlength="65525" required></textarea></p><p class="comment-form-author"><label for="author">Имя <span class="required">*</span></label> <input id="author" name="author" type="text" value="" size="30" maxlength="245" autocomplete="name" required /></p><p class="comment-form-email"><label for="email">Email <span class="required">*</span></label> <input id="email" name="email" type="email" value="" size="30" maxlength="100" aria-describedby="email-notes" autocomplete="email" required /></p><p class="comment-form-url"><label for="url">Сайт</label> <input id="url" name="url" type="url" value="" size="30" maxlength="200" autocomplete="url" /></p><p class="form-submit"><input name="submit" type="submit" id="submit" class="submit" value="Отправить комментарий" /> <input type='hidden' name='comment_post_ID' value='1233' id='comment_post_ID' /> <input type='hidden' name='comment_parent' id='comment_parent' value='0' /></p></form></div></div></main></div><div id="sidebar-primary" class="widget-area sidebar" role="complementary"><div class="sidebar-widget-wrapper"><aside id="nav_menu-2" class="widget widget_nav_menu"><div class="widget-title-wrap"><h2 class="widget-title">Рубрики</h2></div><div class="menu-2-container"><ul id="menu-2" class="menu"><li id="menu-item-3665" class="menu-item menu-item-type-taxonomy menu-item-object-category menu-item-3665"><a href="https://m-gen.ru/category/raznoe">Автолюбителям</a></li><li id="menu-item-3666" class="menu-item menu-item-type-taxonomy menu-item-object-category menu-item-3666"><a href="https://m-gen.ru/category/datchik-2">Датчик</a></li><li id="menu-item-3667" class="menu-item menu-item-type-taxonomy menu-item-object-category menu-item-3667"><a href="https://m-gen.ru/category/prost">Лайфхаки</a></li><li id="menu-item-3668" class="menu-item menu-item-type-taxonomy menu-item-object-category menu-item-3668"><a href="https://m-gen.ru/category/preobrazovatel">Преобразователь</a></li><li id="menu-item-3670" class="menu-item menu-item-type-taxonomy menu-item-object-category menu-item-3670"><a href="https://m-gen.ru/category/svoimi-rukami">Своими руками</a></li><li id="menu-item-3671" class="menu-item menu-item-type-taxonomy menu-item-object-category menu-item-3671"><a href="https://m-gen.ru/category/sxem-2">Схемы</a></li><li id="menu-item-3672" class="menu-item menu-item-type-taxonomy menu-item-object-category menu-item-3672"><a href="https://m-gen.ru/category/usilitel-2">Усилитель</a></li><li id="menu-item-3669" class="menu-item menu-item-type-taxonomy menu-item-object-category current-post-ancestor current-menu-parent current-post-parent menu-item-3669"><a href="https://m-gen.ru/category/raznoe-2">Разное</a></li></ul></div></aside></div></div></div></div></div><div id="footer-widgets" class="widget-area" role="complementary"><div class="container"><div class="inner-wrapper"><div class="widget-column footer-active-1"><aside id="media_image-2" class="widget widget_media_image"><img width="300" height="114" src="//m-gen.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif" data-lazy-type="image" data-src="https://m-gen.ru/wp-content/uploads/2019/05/logo-7-300x114.png" class="lazy lazy-hidden image wp-image-441 attachment-medium size-medium" alt="" style="max-width: 100%; height: auto;" decoding="async" srcset="" data-srcset="https://m-gen.ru/wp-content/uploads/2019/05/logo-7-300x114.png 300w, https://m-gen.ru/wp-content/uploads/2019/05/logo-7.png 310w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px" /><noscript><img width="300" height="114" src="https://m-gen.ru/wp-content/uploads/2019/05/logo-7-300x114.png" class="image wp-image-441 attachment-medium size-medium" alt="" style="max-width: 100%; height: auto;" decoding="async" srcset="https://m-gen.ru/wp-content/uploads/2019/05/logo-7-300x114.png 300w, https://m-gen.ru/wp-content/uploads/2019/05/logo-7.png 310w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px" /></noscript></aside></div></div></div></div><footer id="colophon" class="site-footer" role="contentinfo"><div class="container"><div class="site-info"> <a href="/sitemap.xml" class="c_sitemap">Карта сайта</a></div> © <span id="current-year"></span> M-Gen</div></footer></div><a href="#page" class="scrollup" id="btn-scrollup"><i class="fa fa-angle-up"></i></a> <noscript><style>.lazyload{display:none}</style></noscript><script data-noptimize="1">window.lazySizesConfig=window.lazySizesConfig||{};window.lazySizesConfig.loadMode=1;</script><script async data-noptimize="1" src='https://m-gen.ru/wp-content/plugins/autoptimize/classes/external/js/lazysizes.min.js'></script>  <style>iframe,object{width:100%;height:480px}img{max-width:100%}</style><script>new Image().src="//counter.yadro.ru/hit?r"+escape(document.referrer)+((typeof(screen)=="undefined")?"":";s"+screen.width+"*"+screen.height+"*"+(screen.colorDepth?screen.colorDepth:screen.pixelDepth))+";u"+escape(document.URL)+";h"+escape(document.title.substring(0,150))+";"+Math.random();</script>  <script defer src="https://m-gen.ru/wp-content/cache/autoptimize/js/autoptimize_c346d19c0933224409ba1d17edc560cb.js"></script></body></html><script src="/cdn-cgi/scripts/7d0fa10a/cloudflare-static/rocket-loader.min.js" data-cf-settings="bc31720223c6213ffb498064-|49" defer></script>