ვოლტაური სელის ბაზისური კონსტრუქცია და მუშაობა

მარტივი ვოლტის უჯრა შედგება ცინკის და თითქოსის ფირფიტების ჩაძირვით წყლის დახრილი სულფურუჟული ჰარის ხსნარში. როგორც ნაჩვენებია ფიგურაზე, თუ თითქოსის და ცინკის ფირფიტები შეერთებულია ელექტრო ტვირთთან გარეთ, იწყება ელექტრო დენის დენა თითქოსის ფირფიტიდან ცინკის ფირფიტამდე ტვირთის მიერ. ეს ნიშნავს, რომ თითქოსის და ცინკის ფირფიტებს შორის არსებობს ზოგიერთი ელექტრო პოტენციალური სხვაობა. რადგან დენა დინებს თითქოსიდან ცინკამდე, ცხადია, რომ თითქოსის ფირფიტა ხდება დადებითად დამტვრეული და ცინკის ფირფიტა უარყოფითად დამტვრეული.

ვოლტის უჯრის მუშაობა

ვოლტის უჯრის მუშაობის პრინციპი დამოკიდებულია პრინციპზე, რომ როდესაც ორი განსხვავებული მეტალი ჩაძირულია ელექტროლიტულ ხსნარში, უფრო რეაქტიული მეტალი იქნება დადებით მეტალური იონების ფორმირების ტენდენციას, დატოვებული ელექტრონები მეტალურ ფირფიტაზე. ეს ფენომენი ხდის უფრო რეაქტიულ მეტალურ ფირფიტას უარყოფითად დამტვრეულს.

ნაკლებად რეაქტიული მეტალი მიიღებს დადებით იონებს ელექტროლიტულ ხსნარში, და ამიტომ ეს დადებითი იონები დაინახება ფირფიტაზე და ფირფიტა ხდება დადებითად დამტვრეული. ამ შემთხვევაში მარტივი ვოლტის უჯრის შემთხვევაში, ცინკი ვარდება სულფურუჟული ჰარის ხსნარში დადებით იონად და შემდეგ რეაგირებს უარყოფით SO4 − − იონთან ხსნარში და ფორმირებულია ცინკის სულფატი (ZnSO4). რადგან თითქოსი ნაკლებად რეაქტიული მეტალია, სულფურუჟული ჰარის ხსნარში დადებით ჰიდროგენის იონებს აქვთ ტენდენცია დანახება თითქოსის ფირფიტაზე. უფრო მეტი ცინკის იონები ხსნარში დანახება ნიშნავს უფრო მეტი ელექტრონი დარჩება ცინკის ფირფიტაზე. ეს ელექტრონები შემდეგ გადის გარე პროვოდერზე, რომელიც შეერთებულია ცინკისა და თითქოსის ფირფიტებს შორის.

როდესაც ელექტრონები მიღწევენ თითქოსის ფირფიტაზე, ისინი შეერთებიან ჰიდროგენის ატომებთან, რომლებიც დანახებულია ფირფიტაზე და ფორმირებულია ნეიტრალური ჰიდროგენის ატომები. ეს ატომები შემდეგ შეერთებიან წყვილებით და ფორმირებულია ჰიდროგენის გაზის მოლეკულები, რომლებიც ბოლოს ამოდიან თითქოსის ფირფიტის გარშემო ჰიდროგენის ბუშტების ფორმაში. ქიმიური პროცესი, რომელიც ხდება ვოლტის უჯრაში შემდეგნაირად არის,

თუმცა, ეს პროცესი შეჩერდება, როდესაც Zn-ის და დახრილი სულფურუჟული ჰარის კონტაქტური პოტენციალი მიღწევს 0.62 ვოლტს. ვოლტის უჯრის მუშაობის დროს, ცინკის ფირფიტა არის დაბალი პოტენციალი სოლუციის ფილმის მიმართ, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე.

ანალოგიურად, როდესაც Cu ფირფიტა ჩაძირულია ელექტროლიტში, დადებით ჰიდროგენის იონებს აქვთ ტენდენცია დანახება ისე, რომ მისი პოტენციალი იწევა თითქმის 0.46 ვოლტამდე ამ სოლუციის მიმართ. ამიტომ, ვოლტის უჯრაში შექმნილი ელექტრო პოტენციალური სხვაობა არის 0.62 − (− 0.46) = 1.08 ვოლტი.

მარტივი ვოლტის უჯრაში არსებული მთავარი ორი ადვილად არასასარგებლო ფაქტორი არის პოლარიზაცია და ლოკალური აქტივობა.

ვოლტის უჯრის პოლარიზაცია

აღმოჩენილია, რომ ამ უჯრაში დენა ნაბიჯ-ნაბიჯ შემცირდება და მის მუშაობის განმავლობაში დენა შეიძლება სავსებლად შეჩერდეს. ეს დენის შემცირება დაკავშირებულია ჰიდროგენის თითქოსის ფირფიტაზე დანახებით. თუმცა ჰიდროგენი გამოდის უჯრიდან ბუშტების ფორმაში, უ Laurie დარჩენილია მინიმალური შარი ჰიდროგენი ფირფიტაზე. ეს შარი მოქმედებს როგორც ელექტრო იზოლაცია, რაც ზრდის უჯრის შინაგან რეზისტენციას. ამ იზოლაციური შარის გამო, შემდგომი ჰიდროგენის იონები ვერ იღებენ ელექტრონებს თითქოსის ფირფიტიდან და დარჩენილია იონის ფორმაში. ეს დადებითი ჰიდროგენის იონების შარი თითქოსის ფირფიტაზე ხდის წინააღმდეგ ძალას სხვა ჰიდროგენის იონებზე, რომლებიც უახლოვდებიან თითქოსის ფირფიტას. ამიტომ დენა შემცირდება. ეს ფენომენი ცნობილია როგორც პოლარიზაცია.

ვოლტის უჯრის ლოკალური აქტივობა

აღმოჩენილია, რომ ვოლტის უჯრა თუ არ არის დენის დასატაცებლად დაკავშირებული, ცინკი უყურებელი ხდება ელექტროლიტში. ეს არის იმის გამო, რომ კომერციულ ცინკში არსებული რამდენიმე ნაკლები რეაქტიული ნაწილაკები, როგორიცაა რკინა და ლითონი, ფორმირებენ მცირე ლოკალურ უჯრებს, რომლებიც შემოკრულია ცინკის მთავარ ნაწილებით. ამ პარასიტური უჯრების მოქმედება ვერ მართვის და არის ცინკის ზოგიერთი დანაკარგი. ეს ფენომენი ცნობილია როგორც ლოკალური აქტივობა.

დეკლარაცია: პირველადი სამსახურის პასუხისმგებელობა, კარგი სტატიები ღირს გამოსახატველად, თუ არსებულია ავტორული უფლებების დარღვევა, დაუკავშირდით წაშლას.