2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Koncentraciona ćelija, takođe nazvana koncentracijska ćelija, je galvanska ćelija u kojoj su dve polu-ćelije napravljene od istog metala u istom rastvoru. Električna struja se stvara zahvaljujući činjenici da su koncentracije rastvora u polućelijama različite, u jednoj će rastvor biti koncentrisaniji nego u drugoj.
Tada će elektroni težiti da teče iz polućelije u kojoj je otopina razrijeđenija u koncentriraniju otopinu, kako bi se smanjili otopljeni ioni, a koncentracija koncentrirane otopine se istovremeno smanjila. vrijeme kako će se koncentracija jona u razrijeđenoj otopini povećati (jer oksidira, otpušta elektrone).
Kada koncentracije u rastvorima postanu jednake, potencijalna razlika se više ne stvara, nema transporta elektrona, tada je baterija ispražnjena.
Potencijalna razlika koju generiše ovaj tip baterije data je Nernstovom jednačinom:
Gdje je n broj razmijenjenih elektrona, F je Faradejeva konstanta, R je univerzalna idealna plinska konstanta, T je temperatura u stepenima Kelvina, c1 je koncentracija najkoncentrovanije otopine, a c2 je koncentracija razrijeđenijeg rastvora.
Kao što se vidi u jednačini, generisani napon zavisi od temperature, povećavajući se kada se temperatura povećava. Na 25°C, vrijednost konstante 2, 303RT/F je0,059 V.
Da bismo izgradili koncentracijsku ćeliju, možemo postaviti, na primjer, dvije srebrne elektrode u svaku polućeliju, od kojih je svaka uronjena u otopinu srebrnog nitrata. Jedna od otopina srebrnog nitrata može biti, na primjer, 0,3 M, a druga 0,03 M. Takođe postavljamo solni most natrijum nitrata i voltmetar koji pokazuje razliku u generisanom potencijalu.
Ono što će se dogoditi u polućeliji gdje je koncentracija srebrnih jona niža je da će se srebrna elektroda postepeno otopiti, atomi će oksidirati stvarajući srebrne ione kako bi povećali koncentraciju jona u otopini. Elektroni oslobođeni u ovom procesu oksidacije će se kretati u polućeliju gdje je koncentracija srebrnih jona veća, smanjujući ove ione, koji će se taložiti na elektrodu u obliku atoma srebra.
Dakle, elektroda koja je uronjena u manje koncentriranu otopinu je anoda, a ona koja je uronjena u koncentriranu otopinu bila bi katoda.
Sa sklapanjem ove vrste baterija, Nernstova jednadžba se može provjeriti eksperimentalno, mjereći napone dobijene pomoću rješenja različitih koncentracija i upoređujući ih sa teorijski izračunatim naponom.
Fenomen sličan onom koji se javlja kada je metal u kontaktu sa rastvorima različitih koncentracija takođe može da se javi kada je metal u kontaktu sa različitim koncentracijama kiseonika u različitim tačkama. Područje metala koje je u kontaktu s najvećom koncentracijomkisik će biti katodni, a područje gdje je koncentracija kisika niža bit će anodna.
