Eisimpleirean de Cheistean a’ Deasbad Coimeas eadar Ceallan Voltaic agus Ceallan Electrolytic
Tha an coimeas eadar ceallan bholtaiceach agus ceallan electrolytic na chuspair deatamach ann an ceimigeachd, gu sònraichte ann an sgrùdadh electroceimigeachd. Tha an dà chuid nan innealan a thathas a’ cleachdadh gus dealan a ghineadh bho ath-bheachdan ceimigeach no gus ath-bheachdan ceimigeach a stiùireadh tro bhith a’ cur lùth dealain an sàs. Cuiridh an artaigil seo cuideam air na prìomh eadar-dhealachaidhean eadar ceallan bholtaiceach agus ceallan electrolytic tro eisimpleirean de dhuilgheadasan agus deasbadan. Is e an t-amas tuigse mhionaideach agus dhomhainn a thoirt seachad air an dà sheòrsa cealla.
Cealla Voltaic
'S e cealla bholtaigeach, ris an canar cuideachd cealla ghalbhanach, seòrsa de chealla dealan-cheimigeach a bhios a' gineadh sruth dealain bho ath-bhualadh ceimigeach gun spionnadh. Ann an cealla bholtaigeach, bidh ath-bhualadh redox a' tachairt, far a bheil lughdachadh agus ocsaidachadh a' tachairt aig diofar electrodan. Gus seo a thuigsinn nas fheàrr, leig dhuinn sùil a thoirt air eisimpleir de chealla bholtaigeach.
Eisimpleir Ceist 1:
Tha anod cealla bholtaic air a dhèanamh de sinc (Zn) agus an catod de chopar (Cu). Ma choimheadas tu air clàr de chomasan lughdachadh àbhaisteach, tha sin a’ sealltainn gu bheil comas lughdachadh àbhaisteach (E°) Cu²⁺/Cu +0,34 V agus comas lughdachadh àbhaisteach (E°) Zn²⁺/Zn -0,76 V. Obraich a-mach comas cealla àbhaisteach (cealla E°) na cealla bholtaic seo.
Deasbad:
An toiseach, sgrìobh na h-ath-bheachdan leth-chealla airson ocsaididh agus lughdachadh.
– Anod (Ocsaideachadh): Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻
– Cathode (Lùghdachadh): Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)
Tha comas àbhaisteach na cealla (cealla E°) air a thomhas bhon eadar-dhealachadh ann an comas lughdachadh a’ chatòid agus an anòd.
– cealla E° = E° catode – E° anod
– E° catod = +0,34 V
– E° anod = -0,76 V
Mar sin is e comas àbhaisteach cealla:
\[ E°_{sel} = 0.34V – (-0.76V) \]
\[ E°_{cell} = 0.34V + 0.76V \]
\[ E°_{tagh} = 1.10V \]
Mar sin, is e 1,10 V an comas cealla àbhaisteach airson a’ chill bholtaic seo.
Cealla Electrolytic
Air an làimh eile, bidh ceallan electrolytic a’ cleachdadh lùth dealain gus ath-bheachdan ceimigeach neo-spontanach a thoirt gu buil. Ann an cealla electrolytic, thèid sruth dealain bho thùs taobh a-muigh a chuir an sàs gus ath-bhualadh redox a bhrosnachadh nach tachradh leis fhèin. Seallaidh sinn air eisimpleir de chealla electrolytic gus tuigse fhaighinn air na feartan agus na prionnsapalan obrach aice.
Eisimpleir Ceist 2:
Ann am pròiseas electrolysis, thèid alùmanum a dhèanamh bho alùmanum ocsaid leaghte (Al₂O₃). Obraich a-mach an ìre dealain a dh’fheumar gus 1 mhòl de alùmanum (Al) a dhèanamh. Gabh ris gu bheil feum aig aon mhòl de Al air trì mhòlan de electronan.
Deasbad:
A rèir a’ cho-aontar electroceimigeach airson electrolysis:
\[ Al^{3+}(d) + 3e⁻ → Al(s) \]
Tha fios gu bheil feum air 3 mòlan de electronan airson gach mòl de alùmanum. A rèir lagh Faraday, faodar an ìre dealain (Q) a tha a dhìth obrachadh a-mach leis an fhoirmle:
[Q = n ⋅ F]
Càite:
– ’s e n an àireamh de mhòlan de electronan
– ’S e F cunbhalachd Faraday (96500 dealanan C/mol)
Gus 1 mòl de Al a dhèanamh:
\[ n = 3 \text{ mòlan de electronan} \]
Mar sin, meud an dealain (Q):
[Q = 3 96500]
\[ Q = 289500 \text{ C} \]
Mar sin, gus 1 mòl de alùmanum a dhèanamh, feumar 289500 coulomb de dhealan.
Coimeas eadar Ceallan Voltaic agus Ceallan Electrolytic
Tha an clàr a leanas a’ toirt geàrr-chunntas air na prìomh eadar-dhealachaidhean eadar ceallan bholtaiceach agus ceallan electrolytic:
| Taobhan | Cealla Voltaic | Cealla Electrolytic |
|————————–|—————————————|———————————–|
| Stòran Lùtha | Ath-bheachdan Ceimigeach | Lùth Dealain |
| Seòrsa Ath-bhualadh | Spontanach | Neo-spontanach |
| Anod (-)/Catod (+) | Anod (-), Catod (+) | Anod (+), Catod (-) |
| Adhbhar | Dealan a chruthachadh | Ath-bheachdan ceimigeach a bhrosnachadh |
| Tagraidhean | Bataraidhean, ceallan connaidh | Plàtadh, tilgeadh meatailt, grinneachadh |
Stòran Lùtha:
Bidh ceallan voltaic a’ dèanamh lùth dealain bho ath-bheachdan ceimigeach gun spionnadh, agus bidh ceallan electrolytic a’ cleachdadh lùth dealain bho thùs taobh a-muigh gus ath-bheachdan neo-gun spionnadh a thoirt gu buil.
Seòrsa Ath-bhualadh:
Ann an cealla bholtaigeach, bidh ath-bhualadh gun spionnadh ag adhbhrachadh gum bi dealanan a’ sruthadh bhon anod chun a’ chatod tro chuairt taobh a-muigh. Ann an cealla electrolytic, thathas a’ cleachdadh sruth dealain taobh a-muigh gus ath-bhualadh a stiùireadh nach tachradh leis fhèin.
Anod agus Catod:
Ann an cealla bholtaigeach, is e an anod an electrod àicheil agus is e an catod an electrod deimhinneach. Ann an cealla electrolytic, is e an anod an electrod deimhinneach agus is e an catod an electrod àicheil. Is e seo aon de na prìomh eadar-dhealachaidhean a bhios tric a’ cur troimh-chèile air oileanaich.
Amas:
Is e prìomh adhbhar cealla bholtaic dealan a ghineadh, agus thathar a’ cleachdadh cealla electrolytic gus ath-bheachdan ceimigeach a bhrosnachadh, leithid grinneachadh meatailt no electrolysis uisge.
Aplacaid:
Bithear a’ cleachdadh ceallan bholtaigeach gu cumanta ann am bataraidhean agus ceallan connaidh, a bhios a’ gineadh dealain airson diofar chleachdaidhean. Bithear a’ cleachdadh ceallan electrolytic ann am pròiseasan gnìomhachais leithid tilgeadh meatailt, electroplating, agus grinneachadh meatailt.
Co-dhùnadh
Tha ceallan bholtaigeach agus ceallan electrolytic le chèile a’ cluich pàirt riatanach ann an teicneòlas an latha an-diugh. Tha tuigse air mar a tha gach seòrsa cealla ag obair agus mar a nì thu obrachadh a-mach na diofar pharaimeatairean a tha an sàs tro eisimpleirean de dhuilgheadasan deatamach airson bun-bheachdan electroceimigeachd a mhaighstir. Anns a’ chòmhradh gu h-àrd, tha sinn air na prìomh eadar-dhealachaidhean eadar ceallan bholtaigeach agus ceallan electrolytic a shoilleireachadh, a’ gabhail a-steach na stòran lùtha aca, seòrsachan ath-bhualadh, agus eisimpleirean de na cleachdaidhean aca ann am beatha làitheil.
Le tuigse mhath air an dà sheòrsa cealla seo, bidh thu nas ullaichte airson diofar dhuilgheadasan co-cheangailte fhuasgladh ann an deuchainnean ceimigeachd agus an cur an sàs ann an diofar innealan agus teicneòlasan ùr-nodha.
