בייַשפּיל פֿראַגעס דיסקוטירן דעם פֿאַרגלייַך פֿון וואָלטאַישע צעלן און עלעקטראָליטישע צעלן
דער פארגלייך צווישן וואלטאישע צעלן און עלעקטראליטישע צעלן איז א קריטישע טעמע אין כעמיע, ספעציעל אין דער שטודיע פון עלעקטראכעמיע. ביידע זענען דעווייסעס גענוצט צו שאפן עלעקטריע פון כעמישע רעאקציעס אדער צו דירעקטירן כעמישע רעאקציעס דורך דער אנווענדונג פון עלעקטרישע ענערגיע. דער ארטיקל וועט ארויסהייבן די הויפט אונטערשיידן צווישן וואלטאישע צעלן און עלעקטראליטישע צעלן דורך ביישפיל פראבלעמען און דיסקוסיעס. די ציל איז צו צושטעלן א גרינטלעכע און טיפע פארשטענדעניש פון די צוויי טיפן צעלן.
וואָלטאַישע צעל
א וואלטאישע צעל, אויך באקאנט אלס א גאַלוואַנישע צעל, איז א טיפ עלעקטראָכעמישע צעל וואָס פּראָדוצירט אַן עלעקטרישן קראַנט פֿון אַ ספּאָנטאַנער כעמישער רעאַקציע. אין אַ וואלטאישער צעל, פּאַסירט אַ רעדאָקס רעאַקציע, וואו רעדוקציע און אָקסידאַציע פּאַסירן ביי פֿאַרשידענע עלעקטראָדן. כּדי דאָס בעסער צו פֿאַרשטיין, לאָמיר קוקן אויף אַ בייַשפּיל פֿון אַ וואלטאישער צעל.
בייַשפּיל קשיא 1:
די אנאדע פון א וואלטאישער צעל איז געמאכט פון צינק (Zn) און די קאטאד פון קופער (Cu). לאמיר זאגן אז קאנסולטאציע פון א טאבעלע פון סטאנדארט רעדוקציע פאטענציאלן ווייזט אז דער סטאנדארט רעדוקציע פאטענציאל (E°) פון Cu²⁺/Cu איז +0,34 V און יענער פון Zn²⁺/Zn איז -0,76 V. רעכנט אויס דעם סטאנדארט צעל פאטענציאל (E° צעל) פון דער וואלטאישער צעל.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
ערשטנס, שרייב די האַלב-צעל רעאַקציעס פֿאַר אַקסאַדיישאַן און רעדוקציע.
– אנאד (אקסידאציע): Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻
- קאַטאָוד (רעדוקציע): קו²⁺(אַק) + 2e⁻ → קו(s)
דער סטאַנדאַרט צעל פּאָטענציאַל (E° צעל) ווערט קאַלקולירט פֿון דעם חילוק אין דעם רעדוקציע פּאָטענציאַל פֿון דער קאַטאָדע און אַנאָדע.
– E ° צעל = E ° קאַטאָוד – E ° אַנאָוד
– E° קאַטאָדע = +0,34 V
– E° אנאד = -0,76 V
אַזוי דער נאָרמאַלער צעל פּאָטענציעל איז:
\[ E ° _ {סעל} = 0.34 וו - (-0.76 וו) \]
\[ E°_{צעל} = 0.34V + 0.76V \]
\[ E°_{סעל} = 1.10V \]
אַלזאָ, דער נאָרמאַלער צעל פּאָטענציאַל פֿאַר דעם וואָלטאַישן צעל איז 1,10 V.
עלעקטראָליטישע צעל
עלעקטראָליטישע צעלן, אויף די אנדערע האַנט, נוצן עלעקטרישע ענערגיע צו צווינגען נישט-ספּאָנטאַנע כעמישע רעאַקציעס צו פּאַסירן. אין אַן עלעקטראָליטישער צעל, ווערט אַן עלעקטרישער קראַנט פֿון אַן עקסטערנער מקור געווענדט צו טרייבן אַ רעדאָקס רעאַקציע וואָס וואָלט נישט פּאַסירן אַליין. לאָמיר קוקן אויף אַ בייַשפּיל פֿון אַן עלעקטראָליטישער צעל צו פֿאַרשטיין אירע אייגנשאַפֿטן און אַרבעטס-פּרינציפּן.
בייַשפּיל קשיא 2:
אין אַן עלעקטראָליז פּראָצעס, ווערט אַלומינום פּראָדוצירט פֿון געשמאָלצן אַלומינום אָקסייד (Al₂O₃). רעכנט אויס די מאָס עלעקטריע וואָס איז נויטיק צו פּראָדוצירן 1 מאָל אַלומינום (Al). נעמט אָן אַז איין מאָל Al דאַרף דריי מאָל עלעקטראָנען.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
לויט דער עלעקטראָכעמישער גלייכונג פֿאַר עלעקטראָליז:
\[ על^{3+}(אַק) + 3e⁻ → על(s) \]
מען ווייסט אז פאר יעדן מאל אלומיניום, דארף מען 3 מאל עלעקטראנען. לויט פאראדיי'ס געזעץ, קען מען אויסרעכענען די נויטיגע מאס עלעקטריע (Q) מיט דער פארמל:
\[ ק = n ⋅ F \]
די מאנא:
– n איז די צאָל מאָלן פון עלעקטראָנען
– F איז פאַראַדיי'ס קאָנסטאַנט (96500 C/מאָל עלעקטראָנען)
צו פּראָדוצירן 1 מאָל פון אַל:
\[ n = 3 \text{ מאָלן פון עלעקטראָנען} \]
אזוי, די סומע פון עלעקטריע (Q):
\[Q = 3 ⋅ 96500 \]
\[ ק = 289500 \טעקסט{ C} \]
אַלזאָ, צו פּראָדוצירן 1 מאָל אַלומינום, דאַרף מען 289500 קולאָמבס עלעקטריע.
פאַרגלייַך פון וואָלטאַיק סעלז און עלעקטראָליטיק סעלז
די פאלגענדע טאבעלע סומאריזירט די הויפט אונטערשיידן צווישן וואלטאישע צעלן און עלעקטראליטישע צעלן:
| אַספּעקטן | וואָלטאַישע צעל | עלעקטראָליטישע צעל |
|————————–|—————————————|———————————–|
| ענערגיע קוועלער | כעמישע רעאקציעס | עלעקטרישע ענערגיע |
| רעאַקציע טיפּ | ספּאָנטאַנע | נישט-ספּאָנטאַנע |
| אנאד (-)/קאטאדע (+) | אנאד (-), קאטאדע (+) | אנאד (+), קאטאדע (-) |
| צוועק | פּראָדוצירן עלעקטריע | פאַראורזאַכן כעמישע רעאַקציעס |
| אַפּליקאַציעס | באַטעריעס, ברענשטאָף צעלן | פּלאַטינג, מעטאַל גיסן, ראַפינירן |
ענערגיע קוועלער:
וואָלטאַישע צעלן פּראָדוצירן עלעקטרישע ענערגיע פֿון ספּאָנטאַנע כעמישע רעאַקציעס, בשעת עלעקטראָליטישע צעלן נוצן עלעקטרישע ענערגיע פֿון אַן עקסטערנער מקור צו צווינגען נישט-ספּאָנטאַנע רעאַקציעס צו פּאַסירן.
רעאַקציע טיפּ:
אין אַ וואָלטאַישער צעל, אַ ספּאָנטאַנע רעאַקציע פאַראורזאַכט עלעקטראָנען צו פליסן פון דער אַנאָדע צו דער קאַטאָדע דורך אַן עקסטערנעם קרייז. אין אַן עלעקטראָליטישער צעל, ווערט אַן עקסטערנער עלעקטרישער שטראָם גענוצט צו טרייבן אַ רעאַקציע וואָס וואָלט נישט פּאַסירן אַליין.
אנאד און קאטאד:
אין אַ וואָלטאַישער צעל, איז די אַנאָדע די נעגאַטיווע עלעקטראָד און די קאַטאָדע איז די פּאָזיטיווע עלעקטראָד. אין אַן עלעקטראָליטישער צעל, איז די אַנאָדע די פּאָזיטיווע עלעקטראָד און די קאַטאָדע איז די נעגאַטיווע עלעקטראָד. דאָס איז איינער פון די הויפּט אונטערשיידן וואָס פאַרווירט אָפט סטודענטן.
טודזשואַן:
דער הויפּט צוועק פון אַ וואָלטאַישער צעל איז צו דזשענערירן עלעקטריע, בשעת אַן עלעקטראָליטישע צעל ווערט גענוצט צו פאַראורזאַכן כעמישע רעאַקציעס, ווי מעטאַל ראַפינירן אָדער וואַסער עלעקטראָליז.
אַפּליקאַציע:
וואלטאישע צעלן ווערן געוויינטלעך גענוצט אין באַטעריעס און ברענשטאָף צעלן, וואָס דזשענערירן עלעקטריע פֿאַר פֿאַרשידענע אַפּליקאַציעס. עלעקטראָליטישע צעלן ווערן גענוצט אין אינדוסטריעלע פּראָצעסן ווי מעטאַל גיסן, עלעקטראָפּלייטינג און מעטאַל ראַפינירן.
קעסימפּולאַן
ביידע וואָלטאַישע און עלעקטראָליטישע צעלן שפּילן אַ וויכטיקע ראָלע אין היינטיקער טעכנאָלאָגיע. פֿאַרשטיין ווי יעדער טיפּ צעל אַרבעט און ווי צו רעכענען די פֿאַרשידענע פּאַראַמעטערס וואָס זענען פֿאַרבונדן דורך בייַשפּיל פּראָבלעמען איז שליסל צו באַהערשן עלעקטראָכעמיע קאָנצעפּטן. אין דער דיסקוסיע אויבן, האָבן מיר אונטערגעשטראָכן די יסודותדיקע אונטערשיידן צווישן וואָלטאַישע און עלעקטראָליטישע צעלן, אַרייַנגערעכנט זייערע ענערגיע קוועלער, רעאַקציע טיפּן, און בייַשפּילן פון זייערע אַפּליקאַציעס אין וואָכעדיק לעבן.
מיט אַ גוטן פֿאַרשטאַנד פֿון די צוויי טיפּן צעלן, וועט איר זײַן בעסער צוגעגרייט צו סאָלווען פֿאַרשידענע פֿאַרבונדענע פּראָבלעמען אין כעמיע־עקזאַמענס און זיי אָנווענדן צו פֿאַרשידענע מאָדערנע מכשירים און טעכנאָלאָגיעס.
