Sähkökemia Flashcards
Galvaaninen kenno
tuottaa sähköenergiaa spontaaneista hapetus-pelkistysreaktioista, siksi kutsutaan myös sähköpareiksi
- esim. paristot
- myös metallien korroosio voidaan ajatella galvaaniseksi kennoksi
elektrodi
hapetus-pelkistys reaktion tapahtumapaikka galvaanisessa kennossa, yleensä kiinteät metallikappaleet erotettuina erillisiin astioihin, joissa omat sähköä johtavat elektrolyyttiliuokset ja nämä yhdistetty suolasillalla/puoliläpäisevällä kalvolla
- anodi: elektrodi, jolla tapahtuu hapettuminen (-) , epäjalompi metalli (suurempi taipumus hapettua eli pienempi pelkistymispotentiaali eli pienempi taipumus ottaa vastaan elektroneja)
- katodi: -..- tapahtuu pelkistyminen (+), jalompi metalli
pelkistymispotentiaali
Redoxpotentiaali eli pelkistymispotentiaali on suure, joka mittaa kemiallisen aineen tai ionin taipumusta ottaa vastaan elektroneja ja siten pelkistyä.
Daniellin pari
anodina epäjalompi Zn ja katodina jalompi Cu
->Zn hapettuu (luovuttaa e) Zn ioneiksi -> vapautuneet elektronit kulkevat ulkoista johdinta pitkin kuparikatodille, suolasilta tasoittaa varauseroja
miten kennokaavio kirjotetaan?
esim. ! tarkoittaa pystyviivaa
- Zn(s) ! ZnSO4(aq) !! CuSO4(aq) ! Cu(s) +
galvaanisen kennon lähdejännite
ilmoittaa anodin ja katodin välisen potentiaalieron
Epari = E°h + E°p
eli hapetus- ja pelkistysreaktioiden normaalipotentiaalien summa
normaalivetyelektrodi
Koska jokainen galvaaninen kenno muodostuu kahdesta puolikennosta, niin on sovittu (kansainvälisesti), että toisen puolikennon elektrodiksi valitaan aina sama elektrodi, ns. vertailuelektrodi ja se on normaalivetyelektrodi. Sen jännitteeksi on sovittu kaikissa lämpötiloissa 0,00 V.
elektrolyysi
sähkövirran avulla saadaan tapahtumaan hapetus-pelkistysreaktio, joka ei ole spontaani
-PANK: hapettuminen: pos. an, pelkistyminen: neg. kat
It=nzF
mitä merkittäviä käyttökohteita elektrolyysillä on?
- epäjalojen metallien valmistus
- epäjalojen metallien päällystäminen jalommilla metalleilla
- akun lataaminen; kun taas akusta virtaa otettaessa esim. älypuhelin -> akku toimii sitten galvaanisena kennona
elektrolyysikenno
koostuu elektrolyyttiliuokseen upotetuista kahdesta elektrodista, jotka kytkettynä tasavirtalähteeseen
virtalähde kytketään siten, että katodi varautuu negatiivisesti ja anodi positiivisesti
veden elektrolyysi
vesi hapettuu (e luovutus) positiivisella anodilla ja pelkistyy (e vastaanotto) negatiivisella katodilla
anodi: 2 H2O -> O2 + 4H+ + 4e- E°h= -1.23V
katodi: 2 H2O + 2e- -> H2 + 2 OH- E°p= -0.83V
mitä tapahtuu, kun elektrolyyttiliuos sisältää useampaa ainetta, jotka voisivat hapettua tai pelkistyä?
suurimman hapetuspotentiaalin omaava hapettuu ensimmäisenä, samoin suurimman pelkistyspotentiaalin omaava pelkistyy ensimmäisenä, sitten muut
huom! muista että esim. E°h(1)= -2.01V ja E°h(2) = -1.23V, näistä -1.23 on suurin!!!!!!!!!
suolasulate
esim. sulattamalla NaCl -> saadaan Na+ ja Cl- sisältämä neste eli suolasulate, josta voidaan valmistaa vaikka metallista natriumia
miten z tulee faradayn laissa (elektrolyysissä)?
z = puolireaktiossa siirtyvien elektronien määrä hapettuvaa tai pelkistyvää atomia, molekyyliä tai ionia kohden
tai
z = metalli-ionin hapetusluku (ionin varaus kylvyssä, paljas luku ilman yksikköä)
esim. Al (3+) + 3e- -> Al
tässä yhtä Al atomia kohden siirtyy 3 elektronia, z=3
esim. 2 H2O -> O2 + 4H+ + 4e-
kahta moolia vettä kohden siirtyy 4 e, joten yhtä moolia kohden siirtyy 2 e, eli z=2
miten metalleja päällystetään?
päällystettävä (epäjalompi) metallikappale kytketään katodiksi, ja päällysteenä käytetty metallikappale anodiksi (tai anodina voi käyttää inerttiä reagoimatonta elektrodia esim. grafiittielektrodi)
elektrolyyttiliuoksena käytetään päällysteeksi halututn suolan vesiliuosta
