Redoxní reakce, elektrochemie
Přihlásit se
Redoxní reakce, elektrochemie (11/14) · 6:00

Galvanický článek Jak se dá pomocí redoxních reakcí produkovat elektrický proud?

Navazuje na Chemické reakce a rovnováhy.
V minulém videu jsme viděli, že když vezmeme pevný zinek a strčíme ho do roztoku síranu měďnatého, tak zinek předá elektrony mědi, v roztoku vzniknou zinečnaté ionty a tedy budeme mít roztok síranu zinečnatého a z měďňatých iontů po získání dvou elektronů vznikne měď, která se vysráží z roztoku. Zde vidíme reakci: Zinek reaguje s měďnatými ionty ve vodném roztoku a vznikne měď v pevném skupenství a roztok síranu zinečnatého. Zinek byl oxidován na zinečnatý ion, tedy ztratil dva elektrony a měďnatý ion se redukoval na měď, tedy získal dva elektrony. Zinek byl oxidovaný mědí, předal elektrony mědi. Měď byla redukována zinkem, získala od zinku elektrony. To je samo o sobě zajímavavá redoxní reakce, něco je oxidováno, něco redukováno, ale ještě zajímavější by bylo, kdyby se mi povedlo tyto dvě poloreakce nějak oddělit a nechat procházet tyto elektrony nějakým vodičem. A proč by to bylo zajámavé? Průchod elektronů vodičem je elektrický proud a ten můžeme využít ke spoustě užitečných věcí, například k napájení motoru nebo světel. K tomu musíme zkonstruovat baterii. Pokud chceme udržela tok elektronů, musíme si zkonstruovat něco jako baterii. A to, co mám tady, je obrázek galvanického článku, který dělá to, co chceme. Máme zde dvě poloreakce oddělené vodičem, takže zinek dává své elektrony mědi, elektrony procházejí vodičem a tím vzniká proud. Přemýšlejme, proč to funguje. Takže, máme tu pevný zinek a jak jsme již řekli, pevnému zinku nebude vadit dát elektrony mědi, mědi nebude vadit si je vzít, protože je více elektronegativní takže reálně tam, kde pevný zinek může předat své 2 elektrony a stát se tak kationtem. Bude kladně nabitý a rozpustí se ve vodě, protože pokud má pozitivní náboj, může se snadno rozpustit v polárním rozpouštědle jako je voda. A pak tu máme ty dva elektrony. Kam ale půjdou? Tyto dva elektrony mohou být nyní předány mědi Oba zinek i měď jsou vynikajícími vodiči elektřiny, jsou to přechodné kovy a obsahují elektronové moře, takže elektrony v nich mohou cestovat velmi jednoduše. A tak máme 2 elektrony cestující zeleným vodičem, a mohou tak přijít až zde dolů, kde měděná tyč přichází do kontaktu s roztokem síranu měďnatého. A zde máme kationty mědi. které když přijdou do kontaktu s těmito elektrony, tak je jednoduše chňapnou, čímž se stanou neutrálními. A když budou neutrální, tak se začnou srážet ven z roztoku. Budou se srážet na měděné tyči. Ještě ale musíme promyslet jednu věc. Pokud se zde budou hromadit zinečnaté kationty, nebude zde nábojová nerovnováha? Pokud se tento roztok stane příliš pozitivním, pak tyto elektrony nebudou chtít odejít tak jednoduše. Takže pokud toto bude víc a víc pozitivní... a podobně, pokud všechny měděné kationty poberou elektrony, tento roztok bude více a více negativní. Bude mít více síranového aniontu a méně měděných kationtů. Co můžeme udělat, abychom se ujistili, že se tohle nestane? Použijme něco, čemu se říká solný můstek. A tento solný můstek... ...to pomůže kompenzovat. Pomůže neutralizovat tento efekt, o kterém jsme právě mluvili. Tento solný můste nebude tvořen tekutinou, protože by z něj všechno vypadlo ven. Můžeme si to představit něco jako bláto, mazlavá hmota soli Pro solný můstek na našem obrázku jsme vybrali sůl síranu sodného. Na každou molekulu síranu máme jeden síranový anion a 2 sodíkové kationty. A co se tedy bude dít? Inu, když se toto bude víc a víc pozitivně nabíjet, díky přecházení zinkových kationtů roztoku, Síranové anionty budou přicházet odsud. Takže síranový anion bude chtít opustit své negativní kamarády zde, půjdou do můstku a ty co už v můstku jsou se budou chtít dostat ven tudy. Podobně, sodík odsud bude chít neutralizovat roztok tady... Sodík půjde tímto směrem. Udělám to takto. Může jít tímto směrem a pomoci neutralizovat negativní náboj, který se tvoří zde. A tyto procesy zabrání nabíjení roztoků na obou stranách, a umožní tak stálý elektrický proud, který může dělat užitečné věci.
video