Liên kết một tế bào điện hóa với một tế bào điện phân
Sự điện li xảy ra khi xảy ra phản ứng oxi hóa khử không tự phát khi đưa năng lượng điện vào. Một tế bào điện hóa hoạt động bằng cách sử dụng hai phản ứng oxy hóa khử để tạo điều kiện cho chuyển động của các electron. Vì vậy, đối với pin kiềm, cực dương kẽm sẽ bị oxy hóa và giải phóng các điện tử, các điện tử này sẽ chạy qua mạch để đến mangan ($\ce{MnO2}$) cực âm, sẽ bị khử, cho phép nhiều điện tử hơn chạy qua mạch mà không tích tụ điện tích. Tôi giả sử ở đây rằng cả hai phản ứng đều là tự phát và sự tích tụ điện tử trong cực dương ngăn cản quá trình oxy hóa kẽm tiếp tục khi mạch không hoàn chỉnh.$$\ce{Zn(s) + 2OH- (aq) \rightarrow ZnO(s) + H2O(l) +2e-} [E^\theta= 1.28V]$$ $$\ce{2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- \rightarrow Mn2O3(s) +2OH- (aq)}\ [E^\theta= 0.15V]$$
Nếu pin kiềm được liên kết với một tế bào điện phân, nó sẽ không giống như hai tế bào điện hóa làm việc kết hợp với nhau? Cực dương kẽm sẽ được liên kết với cực âm của tế bào điện phân, và sau đó phản ứng oxy hóa khử tiếp theo sẽ (có thể) là tự phát. Vậy "năng lượng điện" được đưa vào tế bào điện phân sẽ là năng lượng hóa học thay thế?
Ngoài ra, thấy rằng $\ce{MnO2}$ cực âm có một tương đối nhỏ $E^\theta$giá trị, sẽ không khó để kích hoạt quá trình oxy hóa của cực dương điện phân? Khi mắc nối tiếp với bình điện phân thì catốt và cực dương của tế bào điện hoá lúc này có hoạt động hoàn toàn độc lập không? Nếu đúng như vậy thì không nên xét đến hiệu điện thế của ắc quy mà thay vào đó là các thế điện cực của cực dương và cực âm, nhưng trường hợp đó thường không xảy ra. Tôi đang hiểu sai điều gì về điều này?
chỉnh sửa: Tôi đang hỏi về cơ chế khi một tế bào điện hóa được liên kết với một tế bào điện phân, chứ không phải về các phản ứng diễn ra trong chính tế bào điện hóa, vì vậy câu hỏi gợi ý không hoàn toàn phù hợp với dự luật.
chỉnh sửa 2: Đã thêm một hình ảnh để thể hiện rõ hơn những nghi ngờ của tôi. Nếu tế bào điện phân được liên kết với một tế bào điện phân như được hiển thị ở đây, thì cực dương điện và cực âm điện phân được liên kết và dường như hoạt động như một tế bào riêng biệt. Điều tương tự cũng có thể nói về hai điện cực còn lại. Nếu đúng như vậy, không phải mỗi cực dương và cực âm của galvanic đều hoạt động độc lập với nhau, và do đó phải xem xét thế điện cực của nửa tế bào riêng lẻ? Nếu chúng thực sự được liên kết, làm thế nào?
Trả lời
Bạn dường như đang trộn một vài thứ. Một sự làm rõ quan trọng liên quan đến
Ngoài ra, thấy rằng catot MnO2 có E tương đối nhỏ$^o$giá trị, sẽ không khó để kích hoạt quá trình oxy hóa của cực dương điện phân? Khi mắc nối tiếp với bình điện phân thì catốt và cực dương của tế bào điện hoá lúc này có hoạt động hoàn toàn độc lập không?
Các thế điện cực được liệt kê chỉ có giá trị trong các dung dịch tương đối loãng ở các điều kiện rất cụ thể. Không áp dụng nửa ô trên ô khô hoặc ô kiềm. Tóm lại, những con số này không có ý nghĩa đối với pin kiềm hoặc pin khô cacbon-kẽm. Các thành phần tế bào thương mại đó chỉ là một hỗn hợp ma thuật, mang tính nghệ thuật hơn là khoa học. Công nghệ pin không phải là tầm thường. Hãy nghĩ xem tại sao không có nhiều loại pin mặc dù đã có 300 năm nghiên cứu?
Nếu bạn coi một tế bào mạ như pin kiềm của bạn như một máy bơm nước đơn giản, thì rất nhiều sự bối rối của bạn sẽ biến mất. Công việc duy nhất của nó là "luân chuyển" các electron. Khi bạn kết nối một tế bào điện với một tế bào điện phân, cực dương và cực âm không còn có thể được coi là độc lập nữa. Nếu tế bào điện hóa bơm ra một điện tử, thì điện tử đó phải di chuyển đến cực âm, cực dương và mạch ngoài của tế bào điện phân. Trong quá trình đó, một thứ gì đó trong tế bào điện phân phải phân hủy về mặt hóa học!
Đối với một tế bào điện phân, một tế bào điện không gì khác chính là một nguồn điện.
Đối với một tế bào điện, một tế bào điện phân không gì khác chính là một mạch điện tử được cung cấp năng lượng.
Cực dương / cực âm của tế bào điện phân không tạo với cực âm / cực dương của tế bào điện phân thành một tế bào riêng biệt tương ứng, vì không có dòng ion giữa chúng. Tương tự đối với trường hợp đơn giản hơn, 2 nửa ô không tạo thành ô nếu không có liên kết ion giữa chúng.
Lý do của nó rất đơn giản, dựa trên yêu cầu về độ trung tính tĩnh điện và lực rất lớn giữa các điện tích không cân bằng. Hãy tưởng tượng bạn cố gắng đẩy dòng điện 1 A trong 20 s qua dây dẫn mà không bị chuyển động ion cân bằng. Điện tích không cân bằng có thể so sánh gây ra tia sét dài vài km trong khí quyển.