ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ

 Дія будь-якого гальванічного елемента ґрунтується на окисно-відновній реакції, окисний і відновний процеси якої розділені.

Якщо скласти електрохімічне коло з двох електродів,  сполучити електроди провідником і забезпечити перехід іонів між електролітами, то в одержаній системі буде здійснено напрямлений рух електронів за рахунок різниці потенціалів електродів. Від електрода з меншим значенням потенціалу (анод, від’ємний полюс) електрони переміщаються до електрода з більшим значенням потенціалу (катод, додатній полюс). У системі виникає електричний струм. При цьому на аноді іде процес окиснення, на катоді – відновлення. Такий прилад називається гальванічним елементом.

Наприклад, гальванічний елемент складений з двох металевих електродів  і . Схема гальванічного елемента:

 

                                

                                                                                                                                              

 

Анодом у гальванічному елементі є електрод з меншим значенням потенціалу: . За рахунок різниці потенціалів електрони спрямовуються від анода до катода.

 

 

Процеси на електродах:

на аноді - A:    – окиснення;

на катоді - K:    – відновлення.

Сумарне рівняння: .

Електрорушійна сила гальванічного елемента (ЕРС,В) рівна різниці потенціалів катода і анода:

Якщо умови роботи гальванічного елемента стандартні, то використовують стандартні електродні потенціали з таблиць, у інших випадках – рівноважні потенціали, розраховані за рівнянням Нернста.

Величина електрорушійної сили через максимальну корисну роботу гальванічного елемента пов’язана з енергією Гіббса () реакції, яка відбувається у гальванічному елементі:

,

– число електронів;

– стала Фарадея; 

.

Сумарний окисно-відновний процес, який забезпечує роботу гальванічного елемента, іде самочинно в напрямку зменшення енергії Гіббса: ; відповідно .

Отже, для роботи гальванічного елемента може бути використана лише така окисно-відновна хімічна реакція, яка відбувається самочинно.