Cel·la electroquímica

Un diagrama de cel·la electroquímica de configuració semblant a la pila Daniell. Les dues semipiles estan unides per un pont salí que permet als ions moure's entre tots dos. Els electrons flueixen pel circuit extern.

Una cel·la electroquímica és un dispositiu capaç d'obtenir energia elèctrica a partir de reaccions químiques, o bé, de produir reaccions químiques a través de la introducció d'energia elèctrica. Un exemple comú de cel·la electroquímica és la "pila" estàndard d'1,5 volts. En realitat, una "pila" és una cel·la galvànica simple, mentre una bateria consta de diverses cel·les connectades en sèrie.

Tipus de cel·les electroquímiques

Hi ha dos tipus fonamentals de cel·la i en ambdues té lloc una reacció redox, i la conversió o transformació d'un tipus d'energia en una altra:

Cuba electrolítica, mostrant els elèctrodes i la font d'alimentació que genera el corrent elèctric.
  • La cel·la voltaica transforma una reacció química espontània en un corrent elèctric, com en el cas d'una pila o una bateria. També reb el nom de cel·la galvànica , pila galvànica o pila voltaica . Són molt utilitzades per la qual cosa la majoria dels exemples i imatges d'aquest article estan referits a elles.
  • La cel·la electrolítica transforma un corrent elèctric en una reacció química d'oxidació-reducció que no té lloc de manera espontània. En moltes d'aquestes reaccions es descompon una substància química per la qual cosa aquest procés rep el nom d'electròlisi. També pot rebre els noms de cel·la electrolítica o cub electrolític . A diferència de la cel·la voltaica, en la cel·la electrolítica, els dos elèctrodes no necessiten estar separats, de manera que hi ha un sol recipient en què tenen lloc les dues semireaccions.

Les semicel·les o semireaccions en una cel·la voltaica

La pila de Bunsen, inventada per Robert Bunsen.

Una cel·la galvànica o cel·la voltaica consta de dues semicel·les o semicèl·lules connectades elèctricament mitjançant un conductor metàl·lic, o també mitjançant un pont salí. Cada semicel·la consta d'un elèctrode i un electròlit. Les dues semicèl·lules poden utilitzar el mateix electròlit, o poden utilitzar electròlits diferents. Les reaccions químiques a la cel·la poden implicar l'electròlit, els elèctrodes o una substància externa (com en les piles de combustible que pot utilitzar l'hidrogen gasós com a reactiu). En una cel·la voltaica completa, les espècies químiques d'una semicel·la perden electrons (oxidació) cap al seu elèctrode, mentre que les espècies de l'altra semicel·la guanyen electrons (reducció) des del seu elèctrode. Sovint es fa servir un pont salí per a proporcionar un contacte iònic entre les dues mitjançant cel·les amb electròlits diferents, per evitar que les solucions es barregin i provoquin reaccions col·laterals no desitjades.[1] Aquest pont salí pot ser simplement una tira de paper de filtre amarat en solució saturada de nitrat de potassi. Altres dispositius per aconseguir la separació de les dissolucions són atuells porosos i dissolucions gelificades. Un recipient porós s'utilitza a la pila de Bunsen (dreta).

També se'ls anomena semireaccions, ja que en cadascuna d'elles té lloc una part de la reacció redox:

Reacció d'equilibri

Cada semicel·lada té una tensió característica anomenada potencial de semicel·la o potencial de reducció. Les diferents substàncies que poden ser escollides per a cada semicel·la donen lloc a diferents diferències de potencial de la cel·la completa, que és el paràmetre que pot ser mesurat. No es pot mesurar el potencial de cada semicel·la, sinó la diferència entre els potencials d'ambdues. Cada reacció està experimentant una reacció d'equilibri entre els diferents estats d'oxidació dels ions, quan s'assoleix l'equilibri, la cel·la no pot proporcionar més tensió. A la semicel·la que està patint l'oxidació, com més a prop de l'equilibri es troba l'ió/àtom amb l'estat d'oxidació més positiu, més potencial donarà aquesta reacció. De la mateixa manera, en la reacció de reducció, com més lluny de l'equilibri es troba l'ió/àtom amb l'estat d'oxidació més negatiu, més alt és el potencial.

Potencials d'elèctrode i força electromotriu d'una pila

El potencial o força electromotriu d'una pila es pot predir a través de la utilització dels potencials d'elèctrode, amb les tensions de cada semicel·la. (Veure taula dels potencials estàndards d'elèctrode). La diferència de voltatge entre els potencials de reducció de cada elèctrode dona una predicció per al potencial que tindrà la pila.

Els potencials de pila tenen un rang possible des de 0 fins a 6 volts. Les piles que fan servir electròlits dissolts en aigua generalment tenen potencials de cel·la menors de 2,5 volts, ja que els oxidants i reductors més potents, que es requeririen per produir un major potencial, tendeixen a reaccionar amb l'aigua.

Tipus de cel·les galvàniques

Principals tipus

Les cel·les o cel·les galvàniques es classifiquen en dues grans categories:

  • Les cel·les primàries transformen l'energia química en energia elèctrica, de manera irreversible (dins d'uns límits pràctics). Quan s'esgota la quantitat inicial de reactius presents a la pila, l'energia no pot ser fàcilment restaurada o tornada a la cel·la electroquímica per mitjans elèctrics.[2]
  • Les cel·les secundàries poden ser recarregades, és a dir, que poden revertir les seves reaccions químiques mitjançant el subministrament d'energia elèctrica a la cel·la, fins al restabliment de la seva composició original.[3]
Bateria de plom-àcid, d'un automòbil.

Cel·les galvàniques primàries

Lcel·les galvàniques primàries poden produir corrent immediatament després de la seva connexió. Les piles recarregables estan destinades a ser utilitzades una sola vegada i són rebutjades posteriorment. Les piles recarregables no poden ser recarregades de manera fiable, ja que les reaccions químiques no són fàcilment reversibles i els materials actius no poden tornar a la seva forma original.

Generalment, tenen densitats d'energia més altes que les piles recarregables,[4] però les cel·les un sol ús no van bé en aplicacions d'alt drenatge amb càrregues menors de 75 ohms (75 Ω).[5]

Cel·les galvàniques secundàries

Bateria de plom-àcid, regulada per vàlvula de segellat, lliure de manteniment.

Lcel·les galvàniques secundàries ha de ser carregades abans del seu ús, de manera general són ensamblades amb materials i objectes actius en l'estat de baixa energia (descàrrega). Lcel·les galvàniques recarregables o piles galvàniques secundàries es poden regenerar (col·loquialment, recarregar) mitjançant l'aplicació d'un corrent elèctric, que inverteix la reaccions químiques que es produeixen durant el seu ús. Els dispositius per al subministrament adequat d'aquests corrents que regeneren les substàncies actives que contenen la pila o bateria es diuen, de manera inapropiada, carregadors o recarregadors.

La forma més antiga de pila recarregable és la bateria de plom-àcid.[6] Aquesta cel·la electroquímica és notable, ja que conté un líquid àcid en un recipient segellat, la qual cosa requereix que la cel·la es mantingui en posició vertical i la zona d'estar ben ventilada per garantir la seguretat de la dispersió del gas hidrogen produït per aquestes cel·les durant la sobrecàrrega. La cel·la de plom-àcid és també molt pesada per la quantitat d'energia elèctrica que pot subministrar. Tot i això, el seu baix cost de fabricació i els seus nivells de corrent de gran augment fan que la seva utilització sigui comú quan es requereix una gran capacitat (més de 10 h) o quan no importen el pes i l'escassa facilitat de maneig.

Bateria de plom-àcid amb cel·la de feltre de vidre absorbent, mostrant a part els dos elèctrodes i, enmig, el material de vidre absorbent que evita vessaments de l'àcid.

Un tipus millorat de la cel·la d'electròlit líquid és la cel·la de plom-àcid regulada per vàlvula de segellat (VRLA, per les seves sigles en anglès), popular a la indústria de l'automòbil com un substitut per a la cel·la humida de plom-àcid, perquè no necessita manteniment. La cel·la VRLA utilitza àcid sulfúric immobilitzat com electròlit, reduint la possibilitat de fuites i ampliant la vida útil.[7] S'ha aconseguit immobilitzar l'electròlit, generalment per alguna d'aquestes dues formes:

  • cel·les de gel que contenen un electròlit semi-sòlid per evitar vessaments.
  • cel·les de feltre de fibra de vidre absorbent, que absorbeixen l'electròlit en un material absorbent realitzat amb fibra de vidre especial.

Altres cel·les portàtils recarregables són (en ordre de densitat de potència i, per tant, de cost cada vegada més grans): cel·la de níquel-cadmi (Ni-Cd), cel·la de níquel metall hidrur (NiMH) i cel·la d'ions de liti (Li-ió).[8] De moment, les cel·les d'ió liti tenen la major quota de mercat entre les piles seques recarregables.[9] Mentrestant, les piles de NiMH han substituït les de Ni-Cd en la majoria de les aplicacions per la seva major capacitat, però les de NiCd segueixen usant-se en eines elèctriques, radis de dues vies, i equips mèdics.[9]

Alguns tipus de cel·les galvàniques

Bateries recarregables
Bateria de níquel-cadmi (Ni-Cd) Bateria de níquel metall hidrur (NiMH) Bateria d'ió liti (Li-ió)
Bateria de níquel-cadmi (Ni-Cd)
Bateria de níquel-cadmi (Ni-Cd)
Bateria de níquel metall hidrur (NiMH)
Bateria de níquel metall hidrur (NiMH)
Bateria d'ió liti (Li-ió)
Bateria d'ió liti (Li-ió)
Utilitzada en càmeres de vídeo ... Utilitzada en càmeres fotogràfiques
i en petits dispositius electrònics
Utilitzada en telèfons mòbils

Cubes electrolítiques

Aparell per electròlisi de l'aigua i altres dissolucions amb matrassos per recollida dels gasos alliberats.

El segon gran tipus de cel·les electroquímiques converteix l'energia d'un corrent elèctric en l'energia química dels productes d'una reacció que no es dona de manera espontània en les condicions de treball d'aquesta cuba. El voltatge d'aquest corrent ha de ser més gran que el que tindria la cel·la galvànica en què es produís el procés invers, de manera que també s'han de conèixer els potencials de reducció.

Exemple: Els potencials de reducció del coure (II)/coure i del zinc (II)/Zinc són respectivament+0,34 V i -0,76 V. Una pila o cel·la galvànica que aprofités la reacció espontània Zn+Cu 2+ → Zn 2++Cu proporcionaria una força electromotriu de; +0,34 V - (- 0,76 V) = 1,10 volts.

Si ara volem provocar la reacció contrària Cu+Zn 2+ → Cu 2++Zn per exemple per dipositar Zn sobre un objecte metàl·lic, haurem d'introduir una font d'alimentació que generi un corrent elèctric de més de 1,10 volts

Per tant, en la cel·la electrolítica existeix igualment una reacció redox però ara és provocada per l'energia elèctrica de les càrregues que travessen la cuba. Encara que ara hi ha un únic recipient, també hi ha dos semireaccions, una a cada elèctrode, ja que en cadascuna d'elles hi té lloc una part de la reacció redox:

Un exemple és l'electròlisi de l'aigua quan se li fa passar un corrent elèctric.

Referències

  1. Martínez Álvarez, Roberto; Rodríguez Yunta, María Josefa. American Chemical Society. Química: un proyecto de la American Chemical Society. Reverte, 2005, p. 680. ISBN 9788429170016. 
  2. Dingrando 675.
  3. Fink, Ch 11, Sec "Batteries and Fuel Cells. "
  4. Alkaline Manganès Dioxide Handbook and Application Manual Arxivat 2010-12-16 a Wayback Machine. (PDF). Energizer . Retrieved 25 August 2008.
  5. Buchmann, Isidor. Will secondary batteries replace primàries? Arxivat 2010-04-14 a Wayback Machine.. Battery University . Darrer accés: 6 Gener 2008.
  6. Buchmann, Isidor. Can the lead-acid battery competeix in modern times? Arxivat 2010-03-10 a Wayback Machine.. Battery University . Darrer accés: 2 set 2007.
  7. Dynasty VRLA Batteries and their Application Arxivat 2008-05-11 a Wayback Machine.. C & D Technologies, Inc Darrer accés: 26 agost 2008.
  8. What's the best battery? Arxivat 2010-03-06 a Wayback Machine.. Battery University . Darrer accés: 26 agost 2008.
  9. 9,0 9,1 Buchmann, Isidor. Battery statistics Arxivat 2010-03-15 a Wayback Machine.. Battery University . Darrer accés: 11 agost 2008.

Vegeu també

Read other articles:

Османская Венгрия (венг. Török hódoltság) — общее название территорий Османской империи, населённых преимущественно этническими венграми. После поражения объединённого венгро-чешско-хорватского войска в битве при Мохаче 29 августа 1526 года большая часть венгерских земель п

 

هذه مقالة غير مراجعة. ينبغي أن يزال هذا القالب بعد أن يراجعها محرر مغاير للذي أنشأها؛ إذا لزم الأمر فيجب أن توسم المقالة بقوالب الصيانة المناسبة. يمكن أيضاً تقديم طلب لمراجعة المقالة في الصفحة المخصصة لذلك. (يونيو 2020) هذه المقالة يتيمة إذ تصل إليها مقالات أخرى قليلة جدًا. فض�...

 

Tupá Tupá als herausstechender Berg am Kamm im linken Teil des Bilds, von der Ostrva heraus gesehen Höhe 2284 m n.m. Lage Slowakei Gebirge Hohe Tatra Koordinaten 49° 9′ 13″ N, 20° 6′ 6″ O49.15352820.1017782284Koordinaten: 49° 9′ 13″ N, 20° 6′ 6″ O Tupá (Berg) (Slowakei) Typ Felsgipfel Blick auf Tupá (links) vom oberen Teil des Tals Mengusovská dolina heraus Die Tupá (deutsch und ungarisch Tupa, po...

Bogislao XIII de Pomerania Duque de Pomerania Información personalNacimiento 9 de agosto de 1544Fallecimiento 7 de marzo de 1606StettinFamiliaCasa real Casa de PomeraniaPadre Felipe IMadre María de SajoniaConsorte Clara de Brunswick-Luneburgo Ana de Schleswig-Holstein-Sonderburg[editar datos en Wikidata] Bogislao XIII de Pomerania (en polaco Bogusław XIII; 9 de agosto de 1544-7 de marzo de 1606, Stettin; en polaco: Szczecin), hijo de Felipe I y María de Sajonia, fue un príncipe...

 

ن-مثيل-د-حمض الأسبارتيك حمض الغلوتاميك مستقبل ن-مثيل-د-أسبارتات (بالإنجليزية: N-methyl-D-aspartate receptor)، اختصاره «مستقبل إن إم دي إيه» أو «إن إم دي إيه آر»، مستقبل غلوتامات وقناة شاردية توجد في الخلايا العصبية. يمثل هذا المستقبل أحد الأنواع الثلاثة من مستقبلات الغلوتامات المؤثرة في...

 

Jin Matsubara (松原 仁code: ja is deprecated , Matsubara Jin, lahir 31 Juli 1956) adalah seorang politikus Jepang. Ia adalah anggota Dewan Perwakilan Rakyat dalam Parlemen (legislatur nasional). Ia diangkat menjadi Ketua Komisi Keamanan Masyarakat Nasional, Menteri Urusan Konsumen dan Keamanan Pangan dan Menteri Masalah Penculikan. Matsubara dulunya berafiliasi dengan Partai Harapan dan Partai Demokrat. Referensi Pranala luar Situs web resmi in Japanese. Pengawasan otoritas Umum VIAF 1 Wor...

Progresnya Berapa Persen?Genre Drama Komedi Misteri PembuatViu OriginalBerdasarkanProgresnya Berapa Persen?oleh Soraya NasutionDitulis olehFatmaningsihSutradaraAdhe DharmastriyaPemeran Michelle Ziudith Omar Daniel Victor Agustino Alika Jantinia Aulia Deas Alfian Phang Kia Poetri Bernie Allen Lagu pembukaPanah Asmara – AfganLagu penutupPanah Asmara – AfganMusikNicanoorNegara asalIndonesiaBahasa asliBahasa IndonesiaJmlh. musim1Jmlh. episode15ProduksiProduser eksekutif Ajivit Dutta Toha Essa...

 

Untuk kelas kapal penjelajah Austro-Hungaria dengan nama yang sama, lihat Kapal penjelajah kelas Zara (1879). Kapal penjelajah berat kelas Zara Kapal penjelajah Italia Zara Tentang kelas Nama:Kelas ZaraOperator: Regia MarinaDidahului oleh:Kapal penjelajah kelas-TrentoDigantikan oleh:BolzanoDibangun:1929-1932Bertugas:1931-1944Selesai:4Hilang:4 Ciri-ciri umum Kelas dan jenis Kapal penjelajah beratBerat benaman 11.326 hingga 11.712 ton panjang (11.508 hingga 11.900 t) (standar) 13...

 

Ini adalah nama Tionghoa; marganya adalah Yuan. Yuan ShanshanYuan Shan Shan pada tahun 2018Lahir22 Februari 1987 (umur 36)Distrik Xiangcheng, Xiangyang, Hubei, TiongkokNama lainMabel YuanAlmamaterAkademi Film BeijingPekerjaan Pemeran Penyanyi Tahun aktif2008–sekarangAgenHuanyu Film Yuan Shanshan Hanzi: 袁姍姍 Alih aksara Mandarin - Hanyu Pinyin: Yuán Shānshān Yuan Shanshan (Hanzi: 袁姗姗, lahir 22 Februari 1987) juga dikenal sebagai Mabel Yuan adalah seorang peme...

Henri Frédéric Amiel (27 September 1821 – 11 Mei 1881) adalah seorang filsuf, penyair dan kritikus dari Swiss. Dilahirkan di Jenewa pada 1821, ia adalah keturunan keluarga Huguenot yang mengungsi ke Swiss karena Edict of Nantes. Kehilangan orangtuanya pada usia muda, Amiel berkelana dan bertemu dengan pemimpin-pemimpin intelektual di Eropa, mempelajari filosofi Jerman di Berlin. Pada 1849 ia ditunjuk sebagai profesor estetik di Academy of Jenewa, dan pada 1854 menjadi profes...

 

Vichai SrivaddhanaprabhaSrivaddhanaprabha di Ham Polo Club pada tahun 2010LahirVichai Raksriaksorn(1958-06-05)5 Juni 1958[1]Bangkok, ThailandMeninggal27 Oktober 2018(2018-10-27) (umur 60)[2]Stadion King Power, Leicester, InggrisSebab meninggalKecelakaan helikopterKebangsaanThaiPekerjaanPemilik & ketua King Power International GroupPemilik & ketua Leicester CityKetua OH LeuvenKekayaan bersihUS$ 4,9 miliar (Oktober 2018)[1]Suami/istriAimon Srivaddh...

 

West Islip (New York)GéographiePays  États-UnisÉtat New YorkComté comté de SuffolkSuperficie 17,52 km2 (2010)Surface en eau 6,46 %Altitude 6 mCoordonnées 40° 42′ 54″ N, 73° 17′ 52″ ODémographiePopulation 27 048 hab. (2020)Densité 1 543,8 hab./km2 (2020)FonctionnementStatut Localité de recensement aux États-Unis, communauté non incorporée aux États-Unis (d)IdentifiantsCode postal 11795Code FIPS 36-80302GNIS 96...

2001 film by Srilal Priyadeva Jolly Hallo ජොලි හලෝDirected bySrilal PriyadevaWritten bySrilal PriyadevaBased onSrilal PriyadevaProduced byNimalaweera FilmsStarringBandu Samarasinghe Nilanthi Dias Freddie Silva Arjuna KamalanathCinematographyM. H. GafoorEdited bySrilal PriyadevaMusic byMervyn PriyanthaProductioncompaniesPrasad Color Lab Sarasavi LabRelease date6 September 2001Running time120 minutesCountrySri LankaLanguageSinhala Jolly Hallo (Sinhala: ජොලි හලෝ) is a...

 

Parliamentary constituency in the United Kingdom, 1918–1983 AbertilleryFormer County constituencyfor the House of Commons1918–1983SeatsoneCreated fromWest MonmouthshireReplaced byBlaenau Gwent and Islwyn Abertillery was a county constituency centred on the town of Abertillery in Monmouthshire. It returned one Member of Parliament (MP) to the House of Commons of the Parliament of the United Kingdom, elected by the first past the post system of election. From 1950 up to (and including) 1970...

 

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: List of Philippines Football League stadiums – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (August 2022) (Learn how and when to remove this template message) Since the first season of the Philippines Football League, league matches have been played in 11 stadiu...

2013 single by NONONOPumpin BloodSingle by NONONOfrom the album We Are Only What We Feel Released8 April 2013 (2013-04-08)GenreIndie popLength3:29LabelWarner MusicSongwriter(s) Tobias Jimson Michel Flygare Stina Wäppling Producer(s)Astma & RocwellNONONO singles chronology Pumpin Blood (2013) Like the Wind (2013) Pumpin Blood is a song by Swedish trio NONONO. It was released on 8 April 2013 through Warner Music as the lead single from the band's debut studio album, We Are O...

 

Obsolete linguistic and archaeological theory Neolithic stone-axe from Sweden The North European hypothesis was a linguistic and archaeological theory that tried to explain the spread of the Indo-European languages in Europe and parts of Asia by locating the original homeland (Urheimat) in southern Scandinavia or in the North German Plain.[1] This hypothesis, advanced by Karl Penka, Hermann Hirt, Gustaf Kossinna and others, had some success in the late 19th century and the early 20th ...

 

Neighbourhood of Karachi Suburb in Central Karachi, Sindh, PakistanNorth Nazimabad نارتھ ناظم آبادSuburbNorth Nazimabad is an upper-middle class suburb of KarachiCountryPakistanProvinceSindhDistrictCentral KarachiEstablished1958Government • ACHazim Bangwar • ConstituencyNA-256 (Karachi Central-IV) • National Assembly MemberNajeeb Haroon (PTI) North Nazimabad (Urdu: نارتھ ناظم آباد) is a suburb of, Karachi, Pakistan. North Nazimabad...

Taman Nasional Gunung MerapiIUCN Kategori II (Taman Nasional)Gunung MerapiTN Gunung MerapiLokasi di Pulau JawaLetakDaerah Istimewa Yogyakarta dan Jawa Tengah, IndonesiaKota terdekatKota YogyakartaKota MagelangKoordinat7°32′49″S 110°26′40″E / 7.54694°S 110.44444°E / -7.54694; 110.44444Koordinat: 7°32′49″S 110°26′40″E / 7.54694°S 110.44444°E / -7.54694; 110.44444Luas6.410 hektare (64,1 km²)Didirikan2004Pihak pengelolaKemen...

 

Palace in Bagmati Province, NepalNuwakot Durbar ComplexNuwakot Palace in 2015Nuwakot Palace ComplexLocation within Bagmati ProvinceShow map of Bagmati ProvinceNuwakot Palace ComplexNuwakot Palace Complex (Nepal)Show map of NepalGeneral informationTypePalaceArchitectural styleNepalese architectureLocationNuwakot, Nuwakot District, Bagmati ProvinceCountryNepalCoordinates27°54′50″N 85°09′53″E / 27.913760831186664°N 85.16475430315691°E / 27.913760831186664; 85....

 

Strategi Solo vs Squad di Free Fire: Cara Menang Mudah!