Vad är en galvanisk cell?
En galvanisk cell, även kallad galvaniskt element eller voltaisk cell, är en anordning som omvandlar den kemiska energin i en redoxreaktion till elektrisk energi. I skolan studerar man oftast cellen med zink och koppar. En zinkelektrod placeras i en lösning av ett zinksalt, och en kopparelektrod placeras i en lösning av ett kopparsalt. En tråd förbinder de två elektroderna, och en saltbrygga förbinder de två lösningarna.
| Del | Vad händer? | Reaktion |
|---|---|---|
| Anod (zink, −) | Zink förlorar elektroner och oxideras | Zn → Zn2+ + 2e− |
| Katod (koppar, +) | Kopparjoner tar upp elektroner och reduceras | Cu2+ + 2e− → Cu |
| Tråd | Elektroner flödar från anoden till katoden | — |
| Saltbrygga | Joner rör sig och håller lösningarna neutrala | — |
Totalreaktion: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu. Zink är mer reaktivt än koppar, så det förlorar sina elektroner. När jonkoncentrationerna är 1 mol/l har den här cellen spänningen 1.10 V.
Utan saltbrygga kan lösningarna inte förbli neutrala, och nästan ingen ström går. När cellen är igång löses zinkelektroden upp, och koppar fälls ut på kopparelektroden. Läs om oxidation och reduktion i artikeln Elektronöverföring.
Kör en galvanisk cell i appen Nalukh chem
Den här simulatorn ingår när du har full tillgång. Appen är gratis att ladda ner, och 2 kapitel och 5 simulatorer är öppna utan registrering.
Hur använder du simulatorn?
När simulatorn öppnas är kretsen sluten och lampan lyser.
- Hitta elektroden märkt Zn − i den vänstra bägaren och elektroden märkt Cu + i den högra bägaren. Den gröna bågen som förbinder de två bägarna är saltbryggan.
- Titta på de gula prickarna, som är elektroner. De flödar från zinken genom tråden och lampan till kopparn.
- Tryck på knappen 💡 Kretsen är sluten – tryck för att bryta. Lampan slocknar och elektronerna försvinner.
- Tryck på knappen 🔌 Kretsen är bruten – tryck för att sluta den för att sluta kretsen igen.
Simulatorn animerar bara elektronflödet. Den visar inte hur jonerna rör sig eller hur elektroderna förändras.
Uppgifter att prova i simulatorn
- Bryt kretsen och slut den igen. Åt vilket håll går elektronerna? Svar: Från zink till koppar, från anoden till katoden.
- Varför slocknar lampan när kretsen bryts? Svar: Elektronernas väg är avbruten.
- Förklara varför zinkelektroden har tecknet −. Svar: Zink förlorar elektroner, och överskottet av elektroner stannar på elektroden.
- Räkna från anodreaktionen: hur många mol elektroner flödar när 1 mol zink oxideras? Svar: 2 mol.
Vanliga misstag
- Att tro att anoden alltid är positiv. I en galvanisk cell är anoden negativ och katoden positiv. Vid elektrolys är det tvärtom: anoden är positiv och katoden negativ. Men i båda fallen sker oxidation vid anoden och reduktion vid katoden.
- Att tro att elektroner går genom lösningen. Elektroner går bara genom tråden. Joner rör sig genom lösningarna och saltbryggan.
