Глава 1. Электродинамика

Модель 1.19.  Гальванический элемент

Эта анимация демонстрирует перевод окислительно-восстановительных реакций в режим химического источника тока.

Рассмотрите внимательно, например, судьбу атома цинка, первоначально являвшегося частью цинкового электрода. Атом отдает два электрона и переходит в раствор. Электроны уходят с цинкового электрода по проводам, снимая тем самым с него отрицательный заряд, который мог бы препятствовать дальнейшему растворению электрода. Электроны попадают на медный электрод, куда подходит ион меди и, получив два электрона, оседает уже в качестве нейтрального атома на медном электроде. Тем временем должно быть восстановлено равновесие заряда – электроны попали из одной части гальванического элемента в другую. Поэтому в правой части модели (со стороны цинкового электрода) при уходе двух электронов по внешней цепи от цинка к меди в солевой мостик (проводник второго рода) уходят два иона калия либо из него выходят два иона хлора. В любом случае восстанавливается электронейтральность стакана с цинковым электродом. Аналогично при переходе электронов на медный электрод из солевого мостика выходят ионы калия, либо туда входят ионы хлора.

Обратите внимание, что солевой мостик (иногда его функция отводится пористой перегородке), разделяя анодное и катодное пространства гальванического элемента, исключает протекание окислительно-восстановительной реакции Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu в тепловом варианте, обеспечивает замыкание цепи, заставляя электроны переходить от анода (цинк) к катоду (медь) по внешней цепи (проводник первого рода), выделяя энергию на нагрузке. В случае, когда внешняя цепь разомкнута, напряжение между электродами (разность потенциалов) равно ЭДС гальванического элемента.