Galvanisk element

Eit galvanisk element eller galvanisk celle er ei elektrokjemisk celle som blir brukt i eit batteri. Cella er bygt opp av to ulike metall, og ei saltbru eller ei porøs skive som skil dei to halvcellene frå kvarandre. Den galvaniske cella dannar om kjemisk energi til elektrisk energi, og er kalla opp etter Luigi Galvani.

Skildring

Ei galvanisk celle består av to halvceller, og kvar av halvcellene er sett saman av:

1. Ein elektrode
2. Ein elektrolytt

Det finst fleire ulike typar kjemiske reaksjonar som kan produsere elektrisk straum, ved at ein fysisk skil reaksjonen i to halvreaksjonar. Han eine halvreaksjonen forsyner då den negative terminalen av cella med elektron, medan den andre halvreaksjonen fjernar elektron frå den positive terminalen.

Døme

Illustrasjon av ei Zn-Cu galvanisk celle

Ei galvanisk celle kan til dømes ha ein sinkelektrode (Zn) i den eine halvcella, og ein koparelektrode (Cu) i den andre halvcella. Ei slik galvanisk celle er vist i figuren.

Som elektrolytt vert det nytta sinksulfat (ZnSO₄(aq)) i halvcella med sinkelektroden, og kopar(II)sulfat (CuSO₄(aq)) i halvcella med koparelektroden.

Ut frå spenningsrekka kan ein finne at sink har ein større tendens til å avgje elektron enn det kopar har. Dersom ein har ei ytre samankopling mellom dei to elektrodane, vil elektrona som vert avgjeve av sinkatoma i den eine halvcella kunne opptakast av koparion i den andre halvcella. I figuren er elektrodane kopla saman med ein leidning, og eit voltmeter som måler spenningsskilnaden.

Kvart sinkatom avgjev to elektron gjennom den ytre samankoplinga med koparrelektroden, og sinkionet (Zn²⁺) går samstundes over i sinksulfatløysinga. Den kjemiske likninga for denne halvreaksjonen, er:

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e^-

Sinkatoma blir oksidert, det går føre seg ein oksidasjonsprosess ved den negative elektroden. I ei galvanisk celle vert den negative elektroden kalla ein anode.

I den andre halvcella vil koparion i løysinga oppta to elektron, og danne reint kopar. Den kjemiske likninga for denne halvreaksjonen, er:

Cu²⁺(aq) + 2e^- → Cu(s)

Kopariona blir redusert, det går føre seg ein reduksjonsprosess ved den positive elektroden. I ei galvanisk celle vert den positive elektroden kalla ein katode.

I denne galvaniske cella blir altså elektron avgjeve frå sink og teke opp av kopar i ein redoksreaksjon. Heile reaksjonen kan skrivast slik:

Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)

Sidan det går ein straum av negativt ladde elektron frå sinksida til koparsida i den galvaniske cella, vil ein få ein ulik ladningsskilnad i dei to halvcellene. For å utlikne dette, vil saltbrua avgje ion til løysingane i dei to halvcellene.

Ein type salt som ofte blir brukt, er kaliumnitrat (KNO₃). Når eit sinkatom avgjev to elektron og dannar Zn²⁺, vil saltbrua samstundes avgje to negativt ladde nitration. I den andre halvcella mistar løysinga positivt ladde koparion. Desse vil erstattast av to positivt ladde kaliumion frå saltbrua. På denne måten blir ladningsskilnaden utjamna.

Sjå òg

• Galvanisk korrosjon

Kjelder

• Denne artikkelen bygger på «Galvanisk element» frå Wikipedia på bokmål, den 9. oktober 2012.
  • Wikipedia på bokmål oppgav desse kjeldene: