როცა ელექტრონი მიდის ბატარეიის დადებით ტერმინალზე, რა ხდება ამ ელექტრონთან?
ბატარიებში ელექტრონების ქცევაზე საუბრის წინ ჩვენ უნდა გავითვალისწინოთ რამდენიმე კონცეპცია. ბატარიებში ელექტრონების მოძრაობა ელექტროქიმიურ რეაქციებსა და ელექტრო დენის დიაგრამას შეიცავს. ბატარიებში ელექტრონები სხვანაირად ქცევა ვიდრე მurn pure conductor-ში, როგორიცაა მეტალური წნევის კაბელი. აქ არის რამდენიმე ბაზისური განმარტება ელექტრონების მოძრაობის შესახებ ბატარიებში:
ბატარიების ბაზისური მუშაობის პრინციპი
ბატარიაში არის ორი ელექტროდი, ერთი უარყოფითი (ანოდი) და მეორე დადებითი (კათოდი). გადატვირთვის პროცესში, უარყოფითი ელექტროდი არაერთეულდება და ელექტრონებს გასცემს, ხოლო დადებითი ელექტროდი ელექტრონებს არაერთეულდება. ეს ელექტრონები უარყოფითიდან დადებითამდე გადიან ექსტერნალურ ცირკუიტში, ასეთ образом ქმნიან ელექტრო დენს.
ელექტრონების მოძრაობა ბატარიებში
ელექტრონების მოძრაობა გადატვირთვის დროს
ანოდი: უარყოფით ელექტროდზე, ელექტროქიმიური რეაქცია განათავსებს ელექტრონებს ატომიდან და ეს ელექტრონები არაერთეულდება უარყოფით ელექტროდზე.
ექსტერნალური ცირკუიტი: ელექტრონები უარყოფითიდან დადებითამდე გადიან ექსტერნალურ ცირკუიტში (კაბელი, რომელიც უარყოფით და დადებით ტერმინალებს ერთმანეთს ერთად უკავშირებს) დენის წარმოების დასრულებისთვის.
კათოდი: დადებით ელექტროდზე, ელექტრონები არაერთეულდება ელექტროქიმიურ რეაქციაში და მიღებული რედუქციის რეაქციაში მონაწილეობენ.
იონების მოძრაობა ელექტროლიტში
ექსტერნალურ ცირკუიტში ელექტრონების დიაგრამის გარდა, ელექტროლიტში არის იონების მოძრაობა. კატიონები (დადებით შეტაცებული იონები) გადიან უარყოფითიდან დადებითამდე, ხოლო ანიონები (უარყოფით შეტაცებული იონები) გადიან დადებითიდან უარყოფითამდე. ეს იონების მოძრაობა საჭიროა ბატარიის შიგნით შეტაცების ბალანსის შესანარჩუნებლად.
როდესაც ელექტრონები მიერთებიან ბატარიის დადებით ბოლოს
როდესაც ელექტრონები ექსტერნალურ ცირკუიტში გადიან ბატარიის დადებით ელექტროდამდე, ისინი მონაწილეობენ ელექტროქიმიურ რედუქციის რეაქციაში, რომელიც ხდება დადებით ელექტროდზე. კონკრეტულად:
რეაქციაში მონაწილეობა: ელექტრონები დადებით ელექტროდზე ქიმიური ნაწილაკის მიერ არაერთეულდება და მონაწილეობენ ელექტროქიმიურ რედუქციის რეაქციაში, როგორიცაა მეტალური იონების რედუქცია.
შეტაცების ბალანსი: ელექტრონების შემოსვლა დადებით ელექტროდზე შეტაცების ბალანსს შესანარჩუნებლად განათავსებს, რათა დადებით ელექტროდი არ გახდეს ძალიან დადებითი.
ენერგიის გამოყენება: ამ პროცესში, ელექტრონების გადატვირთვა ქიმიური ენერგიის გამოყენებით არაერთეულდება, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ექსტერნალური მიზნებისთვის, როგორიცაა ელექტრომოტორის გამოყენება ან შუქის დანარჩენის განათება.
ელექტრონების ქცევის ჯამი
უარყოფითიდან დადებით: ბატარიის გადატვირთვის დროს, ელექტრონები გადიან უარყოფითიდან დადებითამდე ექსტერნალურ ცირკუიტში.
ქიმიურ რეაქციებში მონაწილეობა: როდესაც ელექტრონები მიერთებიან დადებით ელექტროდამდე, ისინი მონაწილეობენ რედუქციის რეაქციაში დადებით ელექტროდზე.
ენერგიის გარდაქმნა: ელექტროენერგია გარდაქმნის სხვა ენერგიის ფორმებს (როგორიცაა მექანიკური ენერგია ან შუქის ენერგია) ელექტრონების გადატვირთვით.
შესაკრები საკითხები
მნიშვნელოვანია შევინახოთ, რომ ელექტრონების ქცევის განხილვაში, ჩვენ ჩვეულებრივ მაკრო ხედით აღწერთ დიდი რაოდენობის ელექტრონების ქცევას, და არა ერთი ელექტრონის ქცევას. ფაქტიური ფიზიკური პროცესებში, ერთი ელექტრონის ქცევა ბევრად რთულია და შეიცავს კვანტური მექანიკის პრინციპებს.
დასკვნა
როდესაც ელექტრონები მიერთებიან ბატარიის დადებით ელექტროდამდე, ისინი მონაწილეობენ რედუქციის რეაქციაში დადებით ელექტროდზე, რაც შეტაცების ბალანსის შესანარჩუნებლად და ენერგიის გარდაქმნაში განათავსებს. ელექტრონების ეს ქცევა არის ბატარიების მუშაობის ძირითადი ნაწილი, რაც საშუალებას აძლევს მათ ენერგიას გაცემას ექსტერნალურ ცირკუიტებში.
