Prije nego što počnemo raspravljati o ponašanju elektrona u baterijama, potrebno je da budemo jasni na nekoliko koncepta. Kretanje elektrona unutar baterije uključuje elektrokemijske reakcije i protok struje. Elektroni se ponašaju drugačije unutar baterije nego u čistom vodilu, kao što je metalna žica. Evo nekoliko osnovnih objašnjenja za kretanje elektrona u bateriji:
Osnovni radni princip baterija
Unutar baterije postoje dva elektroda, jedan je negativan (anoda) a drugi pozitivan (katoda). Tijekom procesa razrada, negativni elektrod se oksidira i ispušta elektrone, dok pozitivni elektrod apsorbira elektrone. Ovi elektroni teku od negativnog do pozitivnog elektroda preko spoljnog kruga, time formirajući električnu struju.
Kretanje elektrona u bateriji
Tok elektrona tijekom razrade
Anoda: Na negativnom elektrodu, elektrokemijska reakcija dovodi do oduzimanja elektrona sa atoma, a ti elektroni se akumuliraju na negativnom elektrodu.
Spoljni krug: Elektroni teku od negativne do pozitivne kutije preko spoljnog kruga (žice koja povezuje negativnu i pozitivnu kutiju) kako bi se završio protok struje.
Katoda: Na pozitivnom elektrodu, elektroni su apsorbirani putem elektrokemijske reakcije i učešćuju u redukcioni reakciji.
Pokret iona u elektrolitu
Pored toka elektrona u spoljnom krugu, postoji i pokret iona u elektrolitu. Kationi (pozitivno naelektrisanji ioni) se kreću od negativnog do pozitivnog, a anioni (negativno naelektrisani ioni) se kreću od pozitivnog do negativnog. Ovaj pokret iona je potreban kako bi se održao ravnoteža naelektrisanja unutar baterije.
Kada elektroni stignu do pozitivnog kraja baterije
Kada elektroni putuju preko spoljnog kruga do pozitivnog elektroda baterije, učešćuju u elektrokemijskoj redukcioni reakciji koja se odvija na pozitivnom elektrodu. Da bih bio specifičniji:
Učešće u reakciji: Elektroni su prihvaćeni hemijskom supstancijom na pozitivnom elektrodu i učešćuju u elektrokemijskoj redukcioni reakciji, poput redukcije metaličkih iona.
Ravnoteža naelektrisanja: Ulazak elektrona pomaže u održavanju ravnoteže naelektrisanja na pozitivnom elektrodu, sprečavajući da pozitivni elektrod postane previše pozitivan.
Oslobađanje energije: U ovom procesu, prenos elektrona je pratio oslobađanjem hemijske energije, koja može biti korišćena za spoljne svrhe, poput pogona električnog motora ili osvetljenja žarulje.
Sažetak ponašanja elektrona
Od negativnog do pozitivnog: Tijekom razrade baterije, elektroni teku od negativne do pozitivne kutije preko spoljnog kruga.
Učešće u hemijskim reakcijama: Nakon što elektron stigne do pozitivnog elektroda, učešćuje u redukcioni reakciji na pozitivnom elektrodu.
Konverzija energije: Električna energija se pretvara u druge forme energije (poput mehaničke ili svetlosne) preko prenosa elektrona.
Stvari koje treba imati na umu
Važno je napomenuti da, kada govorimo o ponašanju elektrona, obično uzimamo makroskopski pogled i opisujemo ponašanje velikog broja elektrona, a ne ponašanje pojedinačnog elektrona. U stvarnim fizičkim procesima, ponašanje pojedinačnih elektrona je mnogo složenije i uključuje principe kvantne mehanike.
Zaključak
Kada elektroni stignu do pozitivnog elektroda baterije, učešćuju u redukcioni reakciji na pozitivnom elektrodu, pomažući u održavanju ravnoteže naelektrisanja i pretvarajući energiju u tom procesu. Ovo ponašanje elektrona je ključni deo načina na koji baterije rade, omogućavajući im da pruže snagu spoljnim krugovima.