Konstrukcja komórki Daniella i działanie komórki baterii Daniella

Komórka Daniella to zmodyfikowana wersja komórki Volta. Wadą polaryzacji komórki Volta pokonuje się w komórce Daniella, która może być uważana za ulepszoną wersję komórki Volta. Konstrukcyjnie komórka Daniella jest dość prosta.

Konstrukcja komórki Daniella

Składa się z naczynia miedziowego wypełnionego stężonym roztworem siarczanu miedzi. Wewnątrz naczynia znajduje się jedna porowata rurka w kształcie walca wypełniona rozcieńczonym kwasem siarkowym, zanurzona w stężonym roztworze siarczanu miedzi. W porowatej rurce zanurzony jest amalgamowany pręt cynkowy. Zgodnie z właściwościami rozcieńczonych elektrolitów, kwas siarkowy w formie rozcieńczonej istnieje z dodatnimi jonami wodoru i ujemnymi jonami siarczanu. Jonów siarczanu dochodzących do pręta cynkowego uwalniają elektrony do pręta i tworzą siarczan cynku poprzez reakcję utleniania. W rezultacie pręt cynkowy staje się ujemnie naładowany i zachowuje się jako katoda.

Dodatnie jony wodoru mogą przekroczyć porową ściankę rurki i wejść do roztworu siarczanu miedzi, gdzie łączą się z jonami siarczanu z elektrolitu siarczanu miedzi i tworzą kwas siarkowy. Dodatnie jony miedzi z elektrolitu siarczanu miedzi dochodzą do wewnętrznej ściany naczynia miedziowego, gdzie biorą elektrony poprzez redukcję i stają się atomami miedzi, osadzając się na ścianie.

Działanie komórki Daniella

Wyjaśnimy zasady działania komórki krok po kroku, aby lepiej zrozumieć.

W rozcieńczonym roztworze kwasu siarkowego znajdują się H+ i SO4– – jony.

Jony H+ przechodzą przez ściankę porowatej rurki do roztworu siarczanu miedzi. Jony siarczanu z rozcieńczonego kwasu siarkowego reagują z prętem cynkowym, gdzie jony Zn++ łączą się z jonami SO4— i tworzą siarczan cynku (ZnSO4). W trakcie tej reakcji utleniania każdy atom cynku pozostawia dwie elektrony w pręcie cynkowym. W rezultacie pręt cynkowy staje się ujemnie naładowany, co oznacza, że zachowuje się jako katoda baterii.

Jony wodoru (H+) w roztworze siarczanu miedzi tworzą kwas siarkowy (H2SO4) i jony miedzi (Cu++) dochodzą do ściany zewnętrznego naczynia miedziowego.

Jony miedzi osadzają się na ścianie naczynia miedziowego jako metal miedź, biorąc elektrony od naczynia. W rezultacie naczynie miedziowe staje się dodatnio naładowane, co oznacza, że to naczynie jest anodą komórki Daniella. Jeśli podłączymy zewnętrzne obciążenie między centralnym prętem cynkowym a zewnętrzną ścianą naczynia miedziowego, elektrony zaczną płynąć od pręta cynkowego do naczynia miedziowego.

W komórce Daniella możemy uniknąć wady polaryzacji, która jest główną wadą komórki Volta. Ponieważ gaz wodór nie osadza się na anodzie, ponieważ przed dotarciem do anody (ściany naczynia miedziowego) tworzy kwas siarkowy, nie powstaje warstwa wodoru na anodzie, która by hamowała reakcję redukcji.

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły warto dzielić, w przypadku naruszenia praw autorskich prosimy o usunięcie.