18: Електрохімія

Last updated
Save as PDF

Page ID: 78736

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Довгий час я чинив опір написання глави про електрохімію в цих записках про електрику і магнетизм. Причиною цього, чесно кажучи, є те, що я не хімік, я відносно мало знаю про цю тему, і я не дуже кваліфікований писати на ньому. Однак набір нот про електрику та магнетизм, не згадуючи взагалі цю величезну тему, не дуже задовільний, тому я, мабуть, повинен спробувати трохи. Однак я мало що робитиму, окрім як просто вводити та визначити деякі слова.

Можливо, ми можемо думати про два види клітин з досить протилежними цілями. В електролітичної комірці ми пропускаємо електричний струм через провідну рідину через два електроди, які можуть бути одного і того ж або з різних металів. Об'єктом може бути просто побачити, що відбувається (тобто наукові дослідження); або це може бути осадження металу з солі в електролітичному розчині на один з електродів, як, наприклад, при срібленні, або при промисловому виробництві алюмінію; або це може бути розбити електроліт на його складові елементи, як, наприклад, в класі демонструють, що вода складається з двох частин водню до однієї з кисню. Процес називається електролізом; грецька етимологія слова електроліз передбачає «розпушування» електрикою.

Інший сорт - це те, що ми зазвичай називаємо «акумулятором», наприклад, акумулятором ліхтарика або автомобільним акумулятором. У «акумуляторі» у нас є електроліт і два металевих полюса (як правило, з різних металів, або, можливо, металу і вуглецю). Через хімічних реакцій всередині акумулятора існує невелика різниця потенціалів (зазвичай близько одного-двох вольт) поперек полюсів, і коли «батарея» підключена до зовнішнього ланцюга, ми можемо витягти безперервний струм з акумулятора. Строго, ми повинні називати його «клітиною», а не «батареєю». «Батарея» - це батарея з декількох осередків послідовно. Зазвичай ліхтар вміщує акумулятор з двох або трьох осередків. Автомобільний акумулятор - це дійсно акумулятор з декількох підключених елементів і його правильно можна назвати акумулятором. На жаль, в просторіччі ми часто називаємо одну клітинку «батареєю». Для того, щоб відрізнити комірку в цьому сенсі від того, що я назвав «електролітичною коміркою», я буду посилатися на комірку, з якої ми сподіваємося витягти струм як «електричний елемент». Сподіваюся, ці протилежні терміни «електролітичний елемент» і «електричний елемент» не виявляться занадто заплутаними. Якщо вони це зроблять, я був би радий пропозиціям. Одна пропозиція, яку я чув, - називати електричний елемент «гальванічним елементом». Інша - «вольтаїчна комірка».

В електролітичній комірці позитивний електрод називається анодом, від грецького похідного, що передбачає «вгору». Негативним електродом є катод, від грецького похідного, що передбачає «вниз». В електроліті струм проводять позитивні іони і негативні іони. Позитивні іони, які рухаються до катода, називаються катіонами, а негативні іони, які рухаються до анода, називаються аніонами.

Ви вважаєте заплутаним, що позитивний електрод - це анод, але позитивний іон - катіон? А що негативний електрод - катод, а негативний іон - аніон? Якщо ви це зробите, ви не самотні. Я вважаю їх заплутаними. Рішення: Я пропоную назвати позитивний електрод позитивним електродом; негативний електрод негативним електродом; позитивний іон позитивним іоном; а негативний іон негативним іоном. Таким чином, немає ніякої ймовірності того, що вас неправильно зрозуміли.

Тепер, коли ми підходимо до електричних комірок, можливо, ролі електродів змінюються. Те, що було позитивним електродом в електролітичній комірці, може бути негативною стороною електричного елемента. Як ми їх будемо називати? Я пропоную, коли ми говоримо про електричні осередки, ми взагалі не вживаємо слово «електрод». Ми будемо посилатися на позитивний полюс і негативний полюс електричної комірки.