Конструкция и принцип работы элемента Дэниеля

Элемент Даниэля является модифицированной версией вольтовой батареи. Недостаток поляризации вольтовой батареи преодолен в элементе Даниэля, и его можно считать улучшенной версией вольтовой батареи. По конструкции элемент Даниэля довольно прост.

Конструкция элемента Даниэля

Он состоит из медного контейнера, заполненного концентрированным раствором сульфата меди. Внутри контейнера находится один пористый цилиндрический горшок, заполненный разбавленной серной кислотой, погруженный в концентрированный раствор сульфата меди. Амальгамированный цинковый стержень погружен в разбавленную серную кислоту в пористом горшке. Свойство разбавленного электролита заключается в том, что серная кислота в разбавленном виде существует с положительными ионами водорода и отрицательными ионами сульфата. Ионы сульфата, при контакте с цинковым стержнем, отдают электроны стержню и образуют сульфат цинка через реакцию окисления. В результате цинковый стержень становится отрицательно заряженным и ведет себя как катод.

Положительные ионы водорода могут пройти через пористую стенку горшка и попасть в раствор сульфата меди, где они соединяются с ионами сульфата сульфата меди и образуют серную кислоту. Положительные ионы меди сульфата меди при контакте со внутренней стенкой медного контейнера принимают электроны через восстановление и становятся атомами меди, осаждаясь на стенке.

Принцип работы элемента Даниэля

Давайте объясним принцип работы элемента пошагово для лучшего понимания.

В разбавленном растворе серной кислоты есть H+ и SO4– – ионы.

Ионы H+ выходят в раствор сульфата меди через стенку пористого горшка. Ионы сульфата разбавленной серной кислоты реагируют с цинковым стержнем, где Zn++ ионы соединяются с SO4— и формируют сульфат цинка (ZnSO4). Во время этой реакции окисления каждый атом цинка оставляет два электрона в цинковом стержне. Таким образом, цинковый стержень становится отрицательно заряженным, то есть он ведет себя как катод батареи.

Ионы водорода (H+) в растворе сульфата меди образуют серную кислоту (H2SO4), а ионы меди (Cu++) приходят к стенке внешнего медного контейнера.

Ионы меди осаждаются на стенке медного контейнера как металл медь, принимая электроны от контейнера. В результате медный контейнер становится положительно заряженным, то есть этот контейнер является анодом элемента Даниэля. Теперь, если мы подключим внешнюю нагрузку между центральным цинковым стержнем и периферийной стенкой медного контейнера, электроны начнут течь от цинкового стержня к медному контейнеру.

В элементе Даниэля мы можем избежать недостатка поляризации, который является основным недостатком вольтовой батареи. Поскольку водород не осаждается на аноде, так как он образует серную кислоту до того, как достигнет анода (стенки медного контейнера), не будет слоя водорода, образующегося на аноде, чтобы препятствовать реакции восстановления.

Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.