Hlavný rozdiel - elektrochemický článok vs elektrolytický článok

Elektrochémia zahŕňa štúdium pohybu elektrónov v systémoch, kde prebiehajú chemické procesy. Tu je možné použiť chemické reakcie na generovanie elektrického prúdu alebo elektrický prúd na uľahčenie výskytu spontánnej chemickej reakcie. V oboch smeroch dôjde k premene elektrickej energie na chemickú alebo naopak. Systémy, v ktorých dochádza k týmto konverziám, sú známe ako články alebo presnejšie elektrochemické články. Existujú dva typy elektrochemických článkov, známych ako voltaické články a elektrolytické články. Hlavný rozdiel medzi elektrochemickým článkom a elektrolytickým článkom je v tom elektrochemický článok nepotrebuje na prevádzku žiadny externý prúd keďže elektrolytické články potrebujú na svoju činnosť externý prúd.

Pokryté kľúčové oblasti

1. Čo je elektrochemický článok - Definícia, vlastnosti, ako to funguje 2. Čo je elektrolytický článok - Definícia, vlastnosti, ako to funguje 3. Aký je rozdiel medzi elektrochemickým článkom a elektrolytickým článkom - Porovnanie kľúčových rozdielov

Kľúčové pojmy: anóda, katóda, elektrochemický článok, elektrolýza, elektrolytický článok, galvanický článok, oxidácia, redukcia, voltaický článok

Čo je elektrochemický článok

Elektrochemický článok je systém, ktorý môže vyrábať elektrickú energiu spontánnymi chemickými reakciami. Chemické reakcie, ktoré sú súčasťou tohto procesu, sa nazývajú redoxné reakcie. Redoxné reakcie prebiehajú prenosom elektrónov medzi chemickými druhmi. Redoxná reakcia zahŕňa dve polovičné reakcie: oxidačnú reakciu a redukčnú reakciu. Oxidačná reakcia vždy uvoľňuje elektróny do systému, zatiaľ čo redukčná reakcia odoberá elektróny zo systému. Preto dve polovičné reakcie prebiehajú súčasne.

Elektrochemické články sa nachádzajú v dvoch typoch, a to ako voltaické (galvanické) články a elektrolytické články. Elektrochemický článok sa skladá z dvoch polovičných článkov. Polovičné reakcie sa vyskytujú v dvoch polovičných bunkách. Chemické reakcie, ktoré v tejto bunke prebiehajú, spôsobujú vznik potenciálneho rozdielu medzi dvoma polovičnými bunkami.

Polovičný článok by mal pozostávať z elektródy a elektrolytu. Preto je kompletný elektrochemický článok zložený z dvoch elektród a dvoch elektrolytov; niekedy môžu dva polovičné články používať rovnaký elektrolyt. Ak sa používajú dva rôzne elektrolyty, potom by sa mal použiť soľný mostík, aby sa udržal kontakt medzi elektrolytmi. Vykonáva sa prechodom na prenos iónov soľným mostom. Elektróny prúdia z jednej polovice bunky do druhej vonkajším obvodom. Tieto dve elektródy sa nazývajú anóda a katóda.

Oxidačné a redukčné reakcie prebiehajú na dvoch elektródach oddelene. Oxidačná reakcia prebieha na anóde, zatiaľ čo redukčná reakcia prebieha na katóde. Preto sa v anóde vyrábajú elektróny, ktoré sa pohybujú z anódy na katódu vonkajším obvodom. Soľný mostík pomáha udržiavať systém neutrálny (elektricky) prenosom iónov cez neho, aby sa vyvážili elektrické náboje.

Uvažujme o nasledujúcom elektrochemickom článku.

Obrázok 1: Elektrochemický článok

Tu je anódou elektróda Zn (zinok) a katódou je elektróda Cu (meď). Oxidačná reakcia prebieha v Zn elektróde. Tam sa kovový Zn oxiduje na Zn⁺² ióny. Uvoľnené elektróny prechádzajú vonkajším drôtom. Vyrobil Zn⁺² ióny sa uvoľňujú do roztoku. Preto sa Zn elektróda časom rozpustí. Redukčná reakcia prebieha v blízkosti katódy. Katóda je Cu elektróda. Tu sú elektróny prichádzajúce z vonkajšieho obvodu odoberané Cu²⁺ ióny v roztoku a sú redukované na kov Cu. Preto sa hmotnosť Cu elektródy časom zvýši. Prietok elektrónov vonkajším drôtom je možné merať ako elektrický prúd produkovaný redoxnou reakciou. Toto je typická štruktúra elektrochemického článku.

Reakcie

Zn_(s) → Zn⁺²_(aq) + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

Čo je to elektrolytický článok

Elektrolytický článok je typ elektrochemického článku, v ktorom môže byť elektrická energia použitá na vyvolanie chemickej reakcie. Inými slovami, elektrická energia by mala byť dodávaná z vonkajšieho zdroja. Potom môže byť spustená spontánna reakcia. Na elektrolýzu zlúčenín sa najčastejšie používajú elektrolytické články.

Elektrolytický článok je tiež zložený z pevných kovov ako elektródy. K externému obvodu sú pripojené dve elektródy. Jedna elektróda funguje ako anóda, zatiaľ čo druhá elektróda slúži ako katóda. Oxidačná reakcia bude prebiehať na anóde a redukčná reakcia bude prebiehať na katóde.

Externý zdroj elektrickej energie (z batérie pripojenej k dvom elektródam) zaisťuje tok elektrónov katódou. Tieto elektróny potom vstupujú do elektrolytického roztoku. Potom sa katióny v roztoku zhromaždia okolo katódy a získajú elektróny, ktoré prechádzajú katódou. Preto sú tieto katióny na katóde redukované. Elektróny v katóde odpudzujú anióny v roztoku. Tieto anióny migrujú smerom k anóde. Tam tieto anióny uvoľňujú elektróny a oxidujú sa. Preto má anóda kladný náboj a katóda záporný náboj.

Uvažujme o nasledujúcom príklade.

Obrázok 2: Elektrolýza roztoku chloridu meďnatého

Vo vyššie uvedenom elektrolytickom článku batéria dodáva elektróny katóde a Cu⁺² ióny sa zhromažďujú okolo katódy, aby odobrali elektróny z katódy. Potom Cu⁺² ióny sa redukujú na kov Cu a ukladajú sa na katóde. Potom Cl^– ióny migrujú smerom k anóde a uvoľňujú prebytočný elektrón, ktorý majú. Tam prebieha oxidácia Cl^– dochádza k tvorbe Cl_{2 písm. G)}.

Reakcie

2Cl^–_(aq) → Cl_{2 písm. G)} + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

Rozdiel medzi elektrochemickým článkom a elektrolytickým článkom

Definícia

Elektrochemický článok: Elektrochemický článok je systém, ktorý môže vyrábať elektrickú energiu spontánnymi chemickými reakciami.

Elektrolytický článok: Elektrolytický článok je typ elektrochemického článku, v ktorom je možné elektrickú energiu použiť na vyvolanie chemickej reakcie.

Premena energie

Elektrochemický článok: V elektrochemickom článku sa chemická energia premieňa na elektrickú energiu.

Elektrolytický článok: V elektrolytickom článku sa elektrická energia premieňa na chemickú energiu.

Externý prúd

Elektrochemický článok: Elektrochemické články nepotrebujú vonkajšie zdroje elektrickej energie.

Elektrolytický článok: Elektrolytické články potrebujú externé zdroje elektrickej energie.

Chemické reakcie

Elektrochemický článok: V elektrochemických článkoch prebiehajú spontánne chemické reakcie.

Elektrolytický článok: V elektrolytických článkoch prebiehajú spontánne chemické reakcie.

Elektródy

Elektrochemický článok: V elektrochemickom článku je anóda negatívna a katóda je pozitívna.

Elektrolytický článok: V elektrolytickom článku je anóda kladná a katóda záporná.

Elektrónový pohyb

Elektrochemický článok: Elektróny sa prenášajú z anódy na katódu v elektrochemických článkoch.

Elektrolytický článok: Elektróny prechádzajú z batérie na katódu a potom elektróny vstupujú do anódy elektrolytickým roztokom v elektrolytických článkoch.

Záver

Elektrolytický článok je typ elektrochemického článku. Preto je elektrolytický článok zložený zo všetkých komponentov, ktoré má typický elektrochemický článok. Elektrochemické aj elektrolytické články zahŕňajú cirkuláciu elektrónov systémom. V elektrochemických článkoch však prebiehajú spontánne chemické reakcie, zatiaľ čo v elektrolytických článkoch prebiehajú spontánne chemické reakcie. Toto je rozdiel medzi elektrochemickým článkom a elektrolytickým článkom.

Referencie:

1. “ Elektrochemický článok. “ Wikipedia. Nadácia Wikimedia, 24. júla 2017. Web. K dispozícii tu. 26. júla 2017. 2. „Elektrolytické články“. Chémia LibreTexts. Libretexts, 21. júla 2016. Web. K dispozícii tu. 26. júla 2017.

Obrázok so súhlasom:

1. „Elektrochemický článok“ od Siyavula Education (CC BY 2.0) prostredníctvom Flickr