Запознаване с галванични/волтаични клетки

В предишното видео показахме, че ако вземем цинк в твърдо състояние и го поставим в разтвор на меден сулфат, цинкът ще отдаде електрони на медта. Тогава ще имаме цинкови катиони в разтвора. Така че това ще стане разтвор на цинков сулфат. А медта, след като получи тези два електрона, ще се върне в твърдо състояние и ще се утаи от разтвора. И видяхме реакцията тук... твърд цинк плюс меден сулфат в разтвора и вода. Това е воден разтвор. И се утаява мед в твърдо състояние. Сега това е разтвор на цинков сулфат, тъй като цинкът по същество е бил окислен. Той отдава два електрона. Преминава от неутрален към положителен заряд. А медта преминава от положителен към неутрален. Така че медта взима тези два електрона. Цинкът се окислява от медта. Той отдава електрони на медта. Медта се редуцира от цинка. Зарядът на медта се редуцира от цинка. Получава електрони от цинка. Това е интересно само по себе си. Интересен окислително- редукционен процес. Нещо се окислява, нещо се редуцира. Но дали няма да е интересно, ако разделим на две части процеса и накараме електроните да се движат по проводник? А защо е интересно електроните да се движат по проводник? Защото движението на електроните по проводник е електрически ток. А с електрическия ток могат да се правят полезни неща, като задвижване на мотори, осветление и какво ли още не. Така че ако успеем да направим това, ние ще сме направили батерия. Ако успеем да накараме процесът да продължава, ако токът продължава да тече, значи сме конструирали нещо като батерия. Тук имам схема на една галванична... понякога се нарича волтаична клетка. И тя прави точно това. Тя разделя тези две реакции и ги свързва с жица. Така че цинкът отдава на медта своите два електрона, но те трябва да минат по този проводник и се произвежда електрически ток. Да помислим защо това се получава така. Тук имаме твърд цинк. Ние вече казахме, че твърдият цинк няма нищо против да даде своите електрони на медта. Медта няма нищо против да ги вземе. Медта е по-електроотрицателна. Така че имаме случай, в който твърдият цинк отдава своите два електрона и се превръща в цинков катион, с положителен заряд, след което се разтваря във водата. Щом има положителен заряд, е лесно да се разтвори в полярен разтворител като водата. Тук имаме и тези два електрона. Те къде ще отидат? Те ще отидат при медта. И медта, и цинкът са отлични проводници на електричество. Те са преходни метали. Имат море от електрони. Така че електроните плуват в тях много лесно. И ето ги тук твоите два електрона. Това са твоите два електрона, които показваме как пътуват в зелено. Те могат да стигнат до дъното, където този меден електрод докосва разтвора на меден сулфат. И се получава катион, меден йон, който влиза в контакт с тези електрони, прилапва ги и става неутрален. И когато стане неутрален, той се утаява в разтвора. Утаява се върху този електрод. Сега може да кажеш: Виж, когато повече и повече положителни цинкови йони плуват тук, това няма ли да излезе извън равновесие? Ако този разтвор стане твърде положителен, тогава няма да има повече електрони, които да преминават. Ако тук стане много, много, много положително, и подобно, тук всички медни катиони са уловили вече електрони, тогава разтворът ще става все по-отрицателен. Ще има повече сулфат и по-малко положително заредени медни йони. Какво можем да направим, за да не се случи това твърде бързо? Правим нещо, което се нарича солеви мост. Солевият мост е това тук, и помага да се неутрализира ефектът, който току-що споменахме. Със солев мост, можем да видим... Това няма да е течност, защото просто всичко вътре ще изпопада. Можеш да си го представиш като твърда сол. На тази схема избрахме натриев сулфат като сол. Във всяка сулфатна молекула има сулфатен анион. Има и два натриеви катиона. Какво ще се случи? Когато това става все по-положително заредено, все повече цинкови йони преминават в разтвора, отрицателните сулфатни йони искат да излезат оттук. Така че отрицателните сулфатни йони искат да оставят всичките си отрицателни приятели тук и влизат в солевия мост, а тези, които са вече в солевия мост, искат да излязат тук. По сходен начин, натриевите йони тук се изкушават да се неутрализират. Натрият... нека го направя така... отиват в тази посока и неутрализират всички отрицателни заряди тук. И така това ще предпази тези разтвори да не станат твърде положителни или отрицателни, при което електрическият ток ще продължи да тече и да върши полезни неща.