سلول گالوانی نوعی از سلولهای الکتروشیمیایی به شمار میآید که به منظور تامین جریان الکتریکی از آن استفاده میشود. این تامین جریان از طریق انتقال الکترونها به کمک واکنشهای اکسایش و کاهش صورت میگیرد.
به ظرفی که در آن واکنش اکسایش و کاهش به شکل کنترل شده انجام میشود، سلول گفته میشود. هرسلول از دو نیمسلول تشکیل شده است.
- نیمسلول آند محل انجام اکسایش است.
- نیمسلول کاتد محل انجام کاهش است.
برای آشنایی بیشتر با سلول گالوانی و الکترولیتی توصیه میکنم کلیپ زیر، که بخشی از فیلم حل تست شیمی دوازدهم است را تماشا کنید:
اجزای سلول گالوانی
- دو الکترود رسانا دارد که به وسیله سیمی رسانا بهم دیگر وصل میشود.
- دو محلول یونی
- یک دیواره متخلخل که بین دو محلول یونی قرار گرفته است.
تعیین آند و کاتد در سلول گالوانی
- نیمسلولی که پتانسیل کاهش (E۰) بیشتری دارد، کاتد است و در آن نیمواکنش کاهش انجام میشود.
- نیمسلولی که E۰ کمتری دارد، آند است و در آن نیمواکنش اکسایش انجام میشود.
- نکته: در سلول گالوانی، کاتد قطب مثبت و آند قطب منفی محسوب میشوند.
نکته: در سلول گالوانی در اثر انجام واکنش اکسایش-کاهش انرژی تولید میشود که به صورت انرژی الکتریکی جمعآوری میشود.
نمایی از سلول گالوانی Zn-Cu
در این سلول گالوانی : E۰(Cu+/Cu) > E۰(Zn۲+/Zn)
پس نیم سلول مس کاتد و نیم سلول روی آند است.
در آند نیم واکنش اکسایش انجام میشود:
در کاتد نیمواکنش کاهش انجام میشود:
واکنش کلی به شکل زیر میشود:
تغییرات جرم الکترودها و غلظت یونها در سلول گالوانی
- در آند جرم الکترود کاهش یافته و غلظت یون مثبت افزایش مییابد. (در اثر اکسایش)
- در کاتد جرم الکترود افزایش یافته و غلظت یون مثبت کاهش مییابد. (در اثر کاهش)
جهت حرکت الکترونها در سیم
- در آند الکترونها از الکترود به سیم منتقل میشوند.
- این الکترونها در سیم مسیرشان را از آند به سمت کاتد طی میکنند.
- در کاتد الکترونها از سیم به الکترود وارد میشوند.
یک غشا به نام دیواره متخلخل بین آند و کاتد است که یونها را به صورت انتخابی از خود عبور میدهد.
وظایف دیواره متخلخل
- مانع مخلوط شدن ناگهانی محلول ها میشود.
- محلولها را از نظر بار الکتریکی خنثی نگهمیدارد.
در کاتد سلول غلظت یون مثبت +Cu کم میشود (جذب الکترود میشود) و بار کلی محلول در این نیم سلول منفی میشود. در این حالت دیواره متخلخل یون نظارهگر متصل به +Cu (مثلا –NO۳) را از خود عبور میدهد تا محلول خنثی بماند.
در آند هم غلظت یون مثبت +Zn۲ در حال افزایش است و بار کلی محلول در این نیمسلول مثبت میشود. در این حالت دیواره متخلخل یون مثبت +Zn۲ را از خود عبور میدهد تا محلول خنثی بماند.
نکته: در سلول گالوانی از دیواره متخلخل آنیون به سمت آند و کاتیون به سمت کاتد میرود.
فلش کارت بالا، نمونهای از فلشکارتهای جامع شیمی ماست و باعث میشود شیمی کنکور را دیگر فراموش نکنید! برای اطلاعات بیشتر روی فلشکارت شیمی کلیک کنید.
نیروی الکتروموتوری (emf)
- به اختلاف پتانسیلی که باعث ایجاد جریان میشود، نیروی الکتروموتوری گفته میشود.
- این نیرو با ولت (V) گزارش میشود.
- به این نیرو، E۰ سلول هم گفته میشود.
- این نیرو به شکل زیر محاسبه میشود.
که در سلول گالوانی قطب مثبت کاتد و قطب منفی آند است، پس محاسبه emf به شکل زیر میشود:
و چون در سلول گالوانی E۰ کاتد بزرگتر از E۰ آند است، emf در آنها همیشه عددی مثبت است.
در صورتی که برای شیمی سال دوازدهم، نیاز به یک آموزش جامع و مفهومی دارید، استفاده از بسته مفهومی شیمی دوازدهم را به شما توصیه میکنم. برای اطلاعات بیشتر بر روی تصویر زیر کلیک کنید:
دانلود فایل PDF خلاصهای از سلول گالوانی شیمی دوازدهم
در انتهای توصیه میکنم به مطالب زیر هم سر بزنید:
- خلاصه ای از سلول الکترولیتی
- خلاصه ای از آنتالپی
برای دریافت مطالب کنکوری بیشتر، عضو کانال تلگرام شیمی کنکور و پیج اینستاگرام شیمی ما بشوید و برای تماشای کلیپ های آموزشی به کانال آپارات ما نیز مراجعه کنید.
اگر شما هم راجع به ” سلول گالوانی شیمی دوازدهم ” سوالی دارید، زیر همین پست بنویسید. قول می دهیم تا جای ممکن پاسخ دهیم.