Вольтов элементтің негізгі құрылымы және вольтов элементтің қалыптасуы

Жаңа волта электролық батареясы суға сұлфаттық кислота арқылы жабдықталған цинк және мүсір тәріздерінен жасалады. Суретте көрсетілгенімен, егер мүсір тәрізі мен цинк тәрізін электр жүктесімен сыртқы түрде қосқанда, электр ағысы мүсір тәрізінен цинк тәрізіне дейін жүктесі арқылы ағып бастайды. Бұл, мүсір тәрізі мен цинк тәрізі арасында электр қуатының айырмашылығы пайда болғанын білдіреді. Электр ағысы мүсірден цинке қарай ағып отырғанда, мүсір тәрізі теріс зарядтанады, ал цинк тәрізі оң зарядтанады.

Волта электролық батареясының іске қосылуы

Волта электролық батареясының іске қосылу принципі екі әртүрлі металлдарды электролиттік шешімге қоюға негізделген. Көбірек реактивті металл өзінің электрондарын қалдыратып, электролитке оң зарядты металл ионтары ретінде қатысады. Бұл процесс көбірек реактивті металл тәрізін теріс зарядтаған жасайды.

Азрақ реактивті металл электролиттік шешімдегі оң иондарды тартады, олар тәрізге қатысады, оны оң зарядтаған жасайды. Мысалы, вальта электролық батареясында, цинк сұлфаттық кислота шешіміне оң ион ретінде қатысатында, SO4 − − иондарымен реакцияна жатып, цинк сұлфат (ZnSO4) қалыптасады. Мүсір азрақ реактивті металл болғандықтан, сұлфаттық кислотадағы оң гидроген иондары мүсір тәрізіне тартылады. Цинк иондары шешімге көбірек қатысатынша, цинк тәрізіндегі электрондар саны артады. Олар цинк пен мүсір тәріздерінің арасындағы сыртқы проводы арқылы өтуі мүмкін.

Мүсір тәрізіне жеткенде, бұл электрондар тәрізде жиналып, гидроген атомдарымен бірге нейтралды гидроген атомдары қалыптасады. Олар атомдар деп аталады. Олар екі-екіден тұратын гидроген газы молекулаларын қалыптасады, сонымен қатар, газ мүсір тәрізінің жағасында гидроген балықтары түрінде көрінетін. Волта электролық батареясының ішінде жүргізілетін химиялық реакция мынадай:

Бұл процесс цинк мен сұлфаттық кислота арасындағы контакттық потенциал 0.62 Вольтқа жеткенде тоқтайды. Волта электролық батареясының іске қосылуы кезінде, цинк тәрізі оның жанындағы шешім фильміне қарағанда төмен потенциалда болады, суретте көрсетілгендей.

Сол сияқты, мүсір тәрізі электролитпен байланыстырылғанда, шешімдегі оң гидроген иондары тәрізге тартылатын, дейін оның потенциалы шешімге қарағанда 0.46 Вольтқа жетеді. Сондықтан, волта электролық батареясында электр қуатының айырмашылығы 0.62 − (− 0.46) = 1.08 Вольт болады.

Жаңа волта электролық батареясында екі негізгі қиындықтар бар, олар поляризация және локалдық әрекет деп аталады.

Волта электролық батареясының поляризациясы

Бұл батареяда, электр ағысы өтеуімен азаяды, бірнеше уақыт істеп отырғаннан кейін, электр ағысы толығымен тоқтап қалауы мүмкін. Бұл электр ағысының азайуы мүсір тәрізінің қауырсызына гидроген тартылуына байланысты. Гидроген батареядан балықтар түрінде шығады, бірақ мүсір тәрізінің қауырсызына деңгейінде жұмсақ кабырға қалыптасады. Бұл кабырға электрдиқ изоляция ретінде әсер етеді, батареяның ішкі қарсылығын арттырады. Бұл изоляция кабырғасынан, мүсір тәрізінің қауырсызына тағы басқа гидроген иондары электрондарды ала алмайды, олар ион ретінде қалыптасады. Мүсір тәрізінің қауырсызындағы оң гидроген иондарының кабырғасы басқа иондарды мүсір тәрізіне қарай қолданып, қарсылық әсерін береді. Сондықтан, электр ағысы азайады. Бұл процесті поляризация деп атаймыз.

Волта электролық батареясының локалдық әрекеті

Ізденгенімен, волта электролық батареясы электр ағысын қамтамасыз етпейтін кезде да, цинк электролитке қатысатында үнемі қалыптасады. Бұл коммерциялық цинкте демір және свинец бұзықтарының құнысынан келеді, олар өте кішкентай локалды батареялар қалыптасады, олар цинк қорытындысымен қысқа заманға қосылады. Бұл паразитті батареялардың әрекетін басқару мүмкін емес, сондықтан цинк қалпына келеді. Бұл процесс локалды әрекет деп аталады.

Ескерту: Оригиналды құрметтеңіз, жақсы мақалаларды бөлісу үшін, автордық құқықтарын бұзылған жағдайда жою үшін хабарласыңыз.