Гальванический элемент
Гальванический элемент (химический источник тока) – устройство, которое позволяет превращать энергию химической реакции в электрическую работу. По принципу работы различают первичные (разовые), вторичные (аккумуляторы) и топливные элементы. Гальванический элемент состоит из ионпроводящего электролита и двух разнородных электродов (полуэлементов), процессы окисления и восстановления вгальваническом элементе пространственно разделены. Положительный полюс гальванического элемента называется катодом, отрицательный - анодом. Электроны выходят из элемента через анод и движутся во внешней цепи к катоду.
Правила записи: слева располагается электрод, имеющий более отрицательный потенциал (анод), справа - катод; растворы отделяются вертикальной пунктирной линией, если они контактируют друг с другом, и двумя вертикальными линиями, если между ними находится солевой мостик; одна вертикальная линия означает границу раздела фаз, вертикальная пунктирная линия - мембрана.
Медно-цинковый элемент (элемент Даниэля) состоит из двух полуэлементов (или электродов): I - цинковая пластинка погружена в раствор ZnSO4, II - медная пластинка - в растворCuSO4. Полуэлементы соединены ионным мостиком III.
При замыкании внешней цепи IV на аноде происходит окисление цинка:
На катоде - восстановление ионов меди:
За счет окислительно-восстановительной реакции по внешней цепи течет поток электронов от цинкового электрода к медному, а по ионному мостику движутся сульфат-ионы.Цинковый электрод постепенно растворяется, на медном выделяется металлическая медь. Схеме элемента запишетсятак:
ZnSO4
CuSO4 Cu
катод(+)Полная схема гальванического элемента с учетом внешней цепи, состоящей, например, измедного провдника, будет:
Zn
ZnSO4 CuSO4 Cu
катод(+)На каждой межфазной границе существует скачок
электрического потенциала. Это контактный потенциал в месте
сопрокосновения меди и цинка
к,
абсолютные электродные потенциалы Zn иCu на границе металл-раствор,
диффузионный потенциал Дна
границе, разделяющей растворы. Применение ионного мостика делает
диффузионный потенциал пренебрежимо малыми его можно считать
равным нулю. Если отсчитывать абсолютный электродный потенциал,
полагая положительнымпереход от раствора к металлу, то для
электродвижущей силы ЭДС данного гальванического элемента можно
написатьравенство:
Cu - Zn + к а для гальванического элемента, сожержащего металлы 1 и 2:
1 - 2 + 12
Абсолютные электродные потенциалы определить очень трудно. Но, т.к. абсолютные электродные потенциалывходят в выражение для ЭДС с разными знаками, то их можно заменить величинами, отличающимися от нихпостоянными слагаемыми. Вместо абсолютного скачка потенциала на границе металл-раствор удобноиспользовать ЭДС элемента, состоящего из данного электрода и другого электрода, который во всех случаяхдолжен быть одним и тем же. В качестве такого электрода сравнения принят стандартный водородный электрод.
Электродным потенциалом 
называется
величина, равная ЭДС гальванического элемента, составленногоиз
данного электрода и стандартного водородного электрода.
ЭДС электрохимического элемента равна разности электродных потенциалов:
1 - 2Электродный потенциал электрода считается положительным, если в гальваническом элементе со стандартным водородным электродом данный электрод является катодом, и отрицательным - если анодом.