Ogniwa

Półogniwo- elektroda. np. blaszka metalowa zanurzona w roztworze swoich soli.
Jeżeli jest sama nie ma znaczenia, jeśli są dwie wytwarzają prąd elektryczny.
Każde półogniwo ma swój potencjał( różnica ładunków). W półogniwie wytwarza
się potencjał, który powstaje podczas tworzenia się podwójnej warstwy elektrycznej.
Warstwa ta składa się z ładunków ujemnych od strony metalu ( elektrony
zdelokalizowane) i ładunku dodatniego od strony roztworu (kationy soli).
Ogniwo: składa się w dwóch półogniw ( elektrod). Oba metale w ogniwie wraz z
ewentualnymi przewodami i odbiornikami prądu elektrycznego tworzą zew.obwód
ogniwa, natomiast roztwór ( ewentualnie roztwory) jonów- obwód wew.
Elektrony z metalu przemieszczają się na zasadzie powinowactwa do fazy.
Układ dwóch półogniw tworzy ogniwo chemiczne.
Ogniwo Daniella: Budujemy ogniwo zgodnie z powyższym rysunkiem i podłączamy
do Voltomierza. Po podłączeniu obserwujemy wychylenie się wskazówki. Płynie prąd
elektryczny. Z cynku kationy przechodzą do roztworu a elektrony przemieszczają się
na blaszkę miedzianą. Będzie elektrodą ujemną. Gdyby była taka sama masa blaszek
to po jakimś czasie Cu – zyskała Zn- straciła.
Zn- elektroda ujemna, Cu- dodatnia. Na elektrodzie cynkowej zachodzi proces
utleniania czyli jest to anoda ( elektroda ujemna ) , na miedzianej zachodzi redukcja
wic jest to katoda (el. dodatnia). Jest ogniwem składającym się z dwóch półogniw
(elektrod), gdzie każdy z metali jest zanurzony do wodnego roztworu swoich jonów.
Oba roztwory ( obwód wew. ogniwa) są połączone rurką zawierającą KCl z żelatyną,
tzw. kluczem elektrolitycznym, który zapobiega m.in mieszaniu się elektrolitów








między sobą. Zn| Zn2+||Cu2+|Cu. W chwili zamknięcia zewnętrznego obwodu
ogniwa, od jednej metalicznej fazy do drugiej zaczynają się przemieszczać elektrony.
Jednocześnie w roztworze następuje przepływ jonów, który jest procesem znacznie
wolniejszym. To ,,nienadążanie” jonów w roztworze powoduje zachwianie równowagi
w elektrycznych warstwach podwójnych obu półogniw( spadek napięcia ogniwa).
Na powierzchni blaszki cynkowej zredukowały się jony miedzi, zmieniła się masa obu
blaszek- cynkowej zmalała, miedzianej wzrosła. Wskazówka wychyliła się w prawo
strumień elektronów płynął od blaszki cynkowej do miedzianej. Do roztworu
przeszły jony cynku Zn--> Zn2+ + 2e-. . Jony Zn2+ przemieszczały się do cynku do
miedzi i tam dopiero były zużywane do redukcji.
Między metalem a roztworem występuje różnica potencjałów elektrycznych, która
nazywamy potencjałem półogniwa lub potencjałem elektrodowym. Przyczyną
przemieszczania się jonów z metalu do roztworu jest ich przyciąganie się przez
fazę ciekła, co określamy jako powinowactwo chemiczne jonów do danej fazy.
W miarę przechodzenia jonów do roztworu metal ładuje się względem niego
coraz bardziej ujemnie. Rosną, więc siły przyciągania pomiędzy dodatnimi jonami
w roztworze a ujemnie naładowaną powierzchnią metalu . Prowadzi to do
powstania stanu równowagi dynamicznej. Jednocześnie na granicy faz od strony
metalu występuje nadmiar elektronów w stosunku do jonów dodatnich, zaś od
strony roztworu –nadmiar jonów dodatnich w stosunku do ujemnych. W ten sposób
powstaje tzw. podwójna warstwa elektryczna.
Ogniwo Volty- składa się z roztworu i 2 zanurzonych w nim elektrod. Dwie elektrody








zanurzone są w tym samym roztworze Zn|H2SO4|Cu. Jeżeli zanurzymy blaszki do
kwasu i nie będą połączone wydzielał by się wodór na blaszce cynkowej, na
miedzianej nic, jeżeli połaczymy miernikiem na Zn brak zmian na Cu ulatnia sie gaz
– wodór. Na anodzie Zn-->Zn2++2e- Na katodzie 2H++2e-->H2(ulat) Zn+2H+
-->Zn2++H2. Kationy cynku do roztworu , elektrony po przewodzie na blaszkę
miedzianą , łączą się z kationami wodoru, powstają i jako pęcherzyki gazu ulatniają się.
Ogniwo Leclanchego- (-)Zn|NH4Cl|Mn)2,C(+). Nic innego jak bateria. Pręt
węglowy w paście( złożona z tlenku manganu, grafitu, NH4Clnasycone tym
—MnO2,C,NH4Cl). MOKRE- elektroda cynkowa zanurzona w roztworze
stężonym—dzięki niemu reakcje. SUCHE nasączony skrobią NH4Cl. elektrodą jest
osłona z cynku. (-) Zn-->Zn2+ + 2e- (+) szereg reakcji. Na katodzie- pręt węglowy-
zachodzi szereg reakcji które prowadzą do redukcji MnO2.
Ogniwa paliwowe- ogniwa w których wykorzystywane są paliwa konwencjonalne.
Następuje przetwarzanie nergii uwalnianej w procesie utleniania paliw
konwencjonalnych ( wodór, metan, CH4COH2, tlenek węgla) bezpośrednio w
energię elektryczną. Ogniwa te są bardzo różne. Np. wodorowo-tlenowe.
(-) N i H2| przewodnik jonowy|O2, Ni (+)
(-)2h2+4OH- -->4H20+4e- (+)O2+2H2O+4e- -->4OH- 2H2+O2
-->2H2O Elektordy są zbudowane z niklu. Nikiel bezpośrednio nie bierze w
tym udziału. Proces wydajny w temperaturze 200 stopni celcjusza. Ogniwa te
są bardzo korzystne. Nie ma zanieczyszczeń Są dość kosztowne dlatego nie są
powszechnie wykorzystywane, obecnie np na stacjach kosmicznych. Dodatkową
korzyścią jest pozyskiwanie czystej wody.








Akumulatory- Mogą być bardzo różne –zasadowe – kwasowe. Ogólnie zachodzi
zamiana energii chemicznej na energię elektryczną. Akumulator ołowiowy: Biorą
tu udział związki ołowiu. Zbudowany z dwóch elektrod, jedna- dwutlenek ołowiu,
druga- gąbczasty ołów. (+)Pb+SO42- --><--PbSO4+2e- (-)PbO2+4H++SO42-
+2e- --><-- PbSO4stałe +2H2O Pb+PbO2+2H2SO4 --><-- 2Pb
SO4stałe +2H2O Elektrolitem jest 30% roztwór H2SO4
To ogniwo pracuje przy sile elektromotorycznej 2,2 [V] przy pracy spada do 2, gdy
spadnie do 1,8 trzeba go naładować. PbO2- gdy oba- nieodwracalna reakcja.