Sel Sel Voltaik Pembinaan Asas dan Operasi Sel Voltaik

Sel sel volta yang mudah dibuat dengan merendam satu plat seng dan satu plat kuprum dalam larutan asid sulfurik yang dilarutkan dengan air. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, jika plat kuprum dan plat seng disambungkan secara luaran dengan beban elektrik, arus elektrik mula mengalir dari plat kuprum ke plat seng melalui beban. Ini bermaksud ada beberapa beza potensial elektrik yang terbentuk antara plat kuprum dan plat seng. Sebagai arus mengalir dari kuprum ke seng, jelaslah bahawa plat kuprum menjadi bercas positif dan plat seng menjadi bercas negatif.

Kerja Sel Volta

Prinsip kerja sel volta bergantung kepada prinsip bahawa, setiap kali dua logam yang berbeza direndam dalam larutan elektrolit, logam yang lebih reaktif akan cenderung untuk larut dalam elektrolit sebagai ion logam positif, meninggalkan elektron di belakang pada plat logam. Fenomena ini membuat plat logam yang lebih reaktif bercas negatif.

Logam yang kurang reaktif akan menarik ion positif yang hadir dalam elektrolit, dan oleh itu ion-ion positif ini mendeposit pada plat, menjadikan plat tersebut bercas positif. Dalam kes sel volta yang mudah ini, seng keluar dalam larutan asid sulfurik sebagai ion positif dan kemudian bertindak balas dengan ion SO4 − − negatif dalam larutan dan membentuk sulfat seng (ZnSO4). Kerana kuprum adalah logam yang kurang reaktif, ion hidrogen positif dalam larutan asid sulfurik cenderung untuk mendeposit pada plat kuprum. Semakin banyak ion seng yang keluar dalam larutan, semakin banyak jumlah elektron yang ditinggalkan di plat seng. Elektron-elektron ini kemudian melewati konduktor luaran yang disambungkan antara plat seng dan plat kuprum.

Apabila tiba di plat kuprum, elektron-elektron ini kemudian bergabung dengan atom-atom hidrogen yang mendeposit pada plat dan membentuk atom hidrogen neutral. Atom-atom ini kemudian bergabung berpasangan untuk membentuk molekul gas hidrogen dan gas ini akhirnya naik sepanjang plat kuprum dalam bentuk gelembung hidrogen. Tindak balas kimia yang berlaku di dalam sel volta adalah seperti berikut,

Namun, tindakan ini berhenti apabila potensi kontak antara Zn dan asid sulfurik yang dilangsaikan mencapai nilai 0.62 Volt. Semasa operasi sel volta, plat seng berada pada potensi yang lebih rendah berbanding larutan film yang bersebelahan dengannya seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Secara serupa, apabila plat Cu diletakkan dalam hubungan dengan elektrolit, maka ion hidrogen positif dalam larutan cenderung untuk mendeposit pada ia sehingga potensinya naik hampir 0.46 V di atas larutan tersebut. Oleh itu, beza potensial elektrik yang terbentuk dalam sel volta adalah 0.62 − (− 0.46) = 1.08 Volt.

Dalam sel volta yang mudah, terdapat dua kelemahan utama, yang dirujuk sebagai polarisasi dan tindakan tempatan.

Polarisasi Sel Volta

Diperhatikan bahawa dalam sel ini, arus perlahan-lahan berkurang dan selepas masa tertentu operasinya, arus mungkin berhenti sepenuhnya. Penurunan arus ini disebabkan oleh penimbunan hidrogen pada plat kuprum. Walaupun hidrogen keluar dari sel dalam bentuk gelembung, masih ada pembentukan lapisan tipis hidrogen pada permukaan plat. Lapisan ini bertindak sebagai isolasi elektrik, yang meningkatkan rintangan dalaman sel. Karena lapisan insulasi ini, ion hidrogen lain tidak dapat mendapatkan elektron dari plat kuprum dan mendeposit dalam bentuk ion. Lapisan ion hidrogen positif pada plat kuprum memberikan daya tolak terhadap ion hidrogen lain yang mendekati plat kuprum. Oleh itu, arus berkurang. Fenomena ini dikenali sebagai polarisasi.

Tindakan Tempatan Sel Volta

Didapati bahawa walaupun sel volta tidak menyediakan arus, seng terus larut dalam elektrolit. Ini disebabkan oleh fakta bahawa beberapa jejak impurities seperti besi dan plumbum dalam seng komersial membentuk sel-sel tempatan yang pendek disambungkan oleh badan utama seng. Tindakan sel-sel parasit ini tidak dapat dikawal, sehingga ada pembaziran seng. Fenomena ini dikenali sebagai tindakan tempatan.

Pernyataan: Hormati asal, artikel yang baik patut dikongsi, jika terdapat pelanggaran silakan hubungi untuk menghapus.