Constructie en werking van de Daniell-cel
Daniell-cel is de aangepaste versie van Voltaïsche cel. De polarisatie-nadeel van Voltaïsche cel wordt overwonnen in een Daniell-cel en kan worden beschouwd als een verbeterde versie van de Voltaïsche cel. Constructief gezien is de Daniell-cel vrij eenvoudig.
Bouw van Daniell-cel
Het bestaat uit een koperen container gevuld met een geconcentreerde oplossing van kopersulfaat. Binnenin de container bevindt zich een porseleinen cilindervormige pot gevuld met verdund zwavelzuur, ondergedompeld in de geconcentreerde kopersulfaatoplossing. Een amalgaam zinkstaaf is ondergedompeld in het verdunde zwavelzuur in de porseleinen pot. Volgens de eigenschappen van de verdunde elektrolyt bestaat het zwavelzuur in zijn verdunde vorm met positieve waterstofionen en negatieve sulfat-ionen. De sulfat-ionen die in contact komen met de zinkstaaf geven elektronen af aan de staaf en produceren zinksulfaat door oxidatiereactie. Hierdoor wordt de zinkstaaf negatief geladen en gedraagt zich als een kathode.
De positieve waterstofionen kunnen de porseleinen wand van de pot doorgaan en in de kopersulfaatoplossing komen, waar ze zich verbinden met de sulfat-ionen van de kopersulfaatelektrolyt en zwavelzuur vormen. De positieve koperionen van de kopersulfaatelektrolyt komen in contact met de binnenwand van de koperen container, waar ze elektronen opnemen door reductie en koperatomen worden en zich op de wand afzetten.
Werking van Daniell-cel
Laten we de werking van de cel stap voor stap uitleggen voor beter begrip.
In de verdunde zwavelzuuropplossing zijn H+ en SO4– – ionen.
De H+ ionen komen door de wand van de porseleinen pot naar de kopersulfaatoplossing. De sulfat-ionen van het verdunde zwavelzuur reageren met de zinkstaaf, waar Zn++ ionen zich verbinden met SO4— ionen en vormen zinksulfaat (ZnSO4). Tijdens deze oxidatiereactie laat elk zinkatoom twee elektronen achter in de zinkstaaf. Daardoor wordt de zinkstaaf negatief geladen, wat betekent dat het zich gedraagt als de kathode van de batterij.
De waterstofionen (H+) in de kopersulfaatoplossing vormen zwavelzuur (H2SO4) en koperionen (Cu++) komen bij de wand van de buitenste koperen container.
De koperionen worden afgezet op de wand van de koperen container als kopermetaal door elektronen op te nemen van de container. Hierdoor wordt de koperen container positief geladen, wat betekent dat deze container de anode van de Daniell-cel is. Als we nu een externe belasting tussen de centrale zinkstaaf en de perifere koperen containerwand verbinden, beginnen elektronen te stromen van de zinkstaaf naar de koperen container.
In de Daniell-cel, kunnen we het nadeel van polarisatie vermijden, wat het belangrijkste nadeel is van Voltaïsche cel. Omdat waterstofgas niet op de anode wordt afgezet omdat het zwavelzuur vormt voordat het de anode (koperen containerwand) bereikt, zal er geen laag waterstof op de anode ontstaan om de reductiereactie te belemmeren.
Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moede gedeeld, indien er een inbreuk is wordt verzoekt om te verwijderen.
