Unterschied zwischen galvanischen Zellen und elektrolytischen Zellen

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Eine Einführung in Galvanische Zellen und Elektrolysezellen

Eine Zelle in der Chemie wird verwendet, um chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, oder wir können sagen, um Energie umzuwandeln. Die chemischen Reaktionen finden innerhalb der Zellen statt und als Folge davon fließt elektrischer Strom. In diesem Artikel werden wir zwei Hauptzellen untersuchen; im Einzelnen sind dies galvanische Zellen und elektrolytische Zellen. Die chemische Energie wird in galvanischen Zellen in elektrische Energie umgewandelt, während elektrische Energie in elektrolytischen Zellen in chemische Energie umgewandelt wird. Diese elektrochemischen Zellen werden für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt.

Was sind Galvanische Zellen?

Galvanische Zellen bestehen aus zwei Halbzellen, die die chemische potentielle Energie in elektrische potentielle Energie umwandeln. Dies geschieht durch eine spontane chemische Reaktion. Bei den beiden Halbzellen galvanischer Zellen enthält jede Halbzelle eine Elektrode in einem Elektrolyten. Die Trennung ist erforderlich, um einen direkten chemischen Kontakt der Reduktions- und Oxidationsreaktionen durch Erzeugung einer Potentialdifferenz zu verhindern. Elektronen, die bei der Oxidationsreaktion freigesetzt werden, durchlaufen einen externen Stromkreis, bevor sie von der Reduktionsreaktion verwendet werden.

Funktionsweise galvanischer Zellen

Die Funktionsweise von galvanischen Zellen ist sehr einfach. Es handelt sich um eine chemische Reaktion, die es ermöglicht, die elektrische Energie als Endprodukt zu verwenden. Bei einer Redoxreaktion nutzt die galvanische Zelle die Energieübertragung zwischen Elektronen, um chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Reaktionen der Daniel-Zelle (galvanische Zelle) an Kathode und Anode sind wie folgt:

An der Kathode: Cu²&spplus; + 2e&supmin;→ Cu

An der Anode: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

(Bild wird in Kürze hochgeladen)

Die galvanische Zelle hat die Kraft, den Elektronenfluss durch den Oxidations- und Reduktionszyklus zu trennen, eine Halbreaktion zu erzeugen und beide mit einem Draht zu verbinden, so dass ein Weg für den Elektronenfluss über diesen Draht geschaffen werden kann. Diese Art von Elektronenfluss wird im Wesentlichen als Strom bezeichnet. Und ein solcher Strom kann durch einen Draht geleitet werden, um einen Stromkreis zu schließen und die Ausgabe in jedem Gerät wie einer Armbanduhr, einem Fernseher usw. zu erhalten.

Die galvanische Zelle kann aus zwei beliebigen Metallen bestehen. Wenn sie miteinander in Kontakt bleiben, bilden diese beiden Metalle eine Anode und eine Kathode. Diese Kombination macht die galvanische Korrosion stärker anodisch. Um diese Korrosion zu verhindern, ist ein Verbindungsschaltkreis erforderlich.

Begriffe zum Merken

Einige der wichtigen Begriffe, die in galvanischen Zellen verwendet werden, sind unten erwähnt.

Phasengrenzen, was sich auf zwei Metalle bezieht, die als Kathode und Anode wirken.
Salzbrücke, ein verbindendes Medium, das eine Redoxreaktion ermöglicht.
Oxidation und Reduktion, ein chemischer Prozess, der es dem elektrischen Strom ermöglicht, sich zu bilden und durch eine galvanische Zelle zu fließen.

Was sind Elektrolytzellen?

Elektrolytische Zellen sind ähnlich wie galvanische Zellen, da sie neben dem Elektronenfluss von der Anode zur Kathode eine Salzbrücke und zwei Elektroden benötigen. Dennoch schaffen es die beiden Elektroden, sich in verschiedenen Aspekten von anderen zu unterscheiden. Zum einen wandelt die Elektrolysezelle elektrische Energie in chemische Energie um und nicht umgekehrt.

Funktionsweise von Elektrolysezellen

Mit Hilfe einer Elektrolysezelle kann geschmolzenes Natriumchlorid (das dissoziierte N a + -Kationen und C l ^– -Anionen enthält) elektrolysiert werden.

In der folgenden Abbildung werden zwei inerte Elektroden in geschmolzenes Natriumchlorid getaucht. Die Kathode wird elektronenreich, wenn der elektrische Strom durch sie fließt und eine negative Ladung entwickelt. Das positiv geladene Na ⁺ wird von der negativ geladenen Kathode angezogen.

(Bild wird in Kürze hochgeladen)

Die Chloratome bewegen sich zur positiv geladenen Kathode. Dadurch entsteht an der Anode das Chlorgas. Die chemischen Gleichungen und die gesamte Zellreaktion lauten wie folgt:

Reaktion an der Kathode:Na ⁺ + e ⁻ → NaNa⁺+e⁻→Nax 2

Reaktion an der Anode: 2Cl⁻ → Cl ₂ + 2e⁻

Zellreaktion: 2NaCl → 2Na + Cl₂

Prozess der Elektrolyse

Der Prozess der Elektrolyse bezeichnet vereinfacht ausgedrückt die Zersetzung eines Elements, das unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms bereitgestellt wird. Die erste Elektrolyse wurde 1808 von Sir Humphrey Davey durchgeführt. Diese Analyse lieferte wichtige Erkenntnisse darüber, wie andere Elemente wirken und wie sie sich von Verbindungen und Ionen unterscheiden.

Die anschließende Redoxreaktion im Prozess ist nicht natürlich, daher muss für die Anfahrreaktion der Apparatur elektrische Energie zugeführt werden. Im Gegensatz zur galvanischen Zelle müssen bei der elektrolytischen Zelle beide Metalle im selben Behälter positioniert werden. In diesem Fall gilt die positive Elektrode als Anode und die negative Elektrode als Kathode.

Was ist eine elektrochemische Zelle?

Eine elektrochemische Zelle ist ein Gerät, das elektrische Energie erzeugt, indem es die chemischen Reaktionen darin durchführt oder die ihr zugeführte elektrische Energie verwendet, um chemische Reaktionen darin zu erleichtern. Diese Geräte haben die Fähigkeit, elektrische Energie in chemische Energie umzuwandeln und umgekehrt.

Ein gutes Beispiel für eine elektrochemische Zelle ist eine 1,5-Volt-Standardbatterie, mit der viele elektrische Geräte wie eine TV-Fernbedienung, eine Wanduhr und mehr mit Strom versorgt werden.

Solche Zelltypen sind in der Lage, Elektrizität zu erzeugen, die die chemischen Reaktionen in ihnen bildet, diese Zelltypen werden Galvanische Zellen oder Voltaische Zellen genannt. Als Alternative werden Zellen, die in ihnen chemische Reaktionen hervorrufen, wenn ein elektrischer Strom durch sie geleitet wird, als Elektrolysezellen bezeichnet.