Galvanik hujayra

Galvanik hujayra elektr tokining manbai bo'lib, u zaryadsizlanganda elektrokimyoviy reaktsiyalar tufayli elektr energiyasini chiqaradi. Galvanik hujayraning ishlash printsipi yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektrolit bilan metallning o'zaro ta'siri hodisasiga asoslanadi. Galvanik hujayraning EMF elektrodlarning materialiga va elektrolitlar tarkibiga bog'liq.

Oddiy shaklda, a yarim hujayra qattiq metalldan iborat (an deyiladi elektrod ) eritmaga botgan; eritma o'z ichiga oladi kationlar (+) elektrod metallining va anionlar (-) kationlarning zaryadini muvozanatlash uchun. To'liq hujayra odatda a bilan bog'langan ikkita yarim hujayradan iborat yarim o'tkazuvchan membrana yoki a tuz ko'prigi bu juda yaxshi metalning ionlarini boshqa elektrodda qoplanishiga to'sqinlik qiladi.

Bunga aniq bir misol Daniell xujayrasi (rasmga qarang), a bilan rux (Zn) tarkibida ZnSO eritmasi bo'lgan yarim hujayra4 (rux sulfat) va a mis (Cu) CuSO eritmasi o'z ichiga olgan yarim hujayra4 (mis sulfat). Bu erda elektr zanjirini to'ldirish uchun tuz ko'prigi ishlatiladi.

Agar tashqi elektr o'tkazgich mis va rux elektrodlarini birlashtirsa, rux elektrodidagi rux eritmada Zn sifatida eriydi.2+ ionlari (oksidlanish), tashqi o'tkazgichga kiradigan elektronlarni chiqaradigan. Sink ionlari kontsentratsiyasining ortishini qoplash uchun tuz ko'prigi orqali rux ionlari chiqib ketadi va anionlar ruxning yarim hujayrasiga kiradi. Mis yarim hujayrasida mis ionlari tashqi elektromagnitni tark etadigan elektronlarni olib, mis elektrodiga (reduksiya) tushadi. Cu-dan beri2+ mis elektrodiga ionlar (kationlar) plitasi, ikkinchisi katod deyiladi. Shunga mos ravishda sink elektrod anod hisoblanadi. 

Elektrokimyoviy reaktsiya:

Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Bundan tashqari, elektronlar galvanik elementning asosiy qo'llanilishi bo'lgan tashqi o'tkazgich orqali oqadi.

Ostida muhokama qilinganidek hujayra kuchlanishi, elektromotor kuch hujayraning yarmi hujayra potentsialining farqi, bu ikki elektrodning elektrolitga tarqalishining nisbatan osonlik o'lchovidir. Emf ikkala elektrodga ham, elektrolitga ham bog'liq bo'lib, bu emf kimyoviy xarakterga ega ekanligidan dalolat beradi.

Suvdagi metallarning ionlanish energiyalari orasidagi farq galvanik elementdagi reaktsiyani boshqarishi mumkin bo'lgan boshqa energetik hissa; u Daniell hujayrasida muhim emas, chunki gidratlangan Cu energiyasi2+ va Zn2+ ionlari ham shunga o'xshash bo'ladi. Ikkala atom o'tkazilishi, masalan. rux elektrolitdan eritmaga va elektronlarning metall atomlaridan yoki metall ionlariga o'tkazilishi galvanik elementda muhim rol o'ynaydi. Konsentratsion hujayralar, elektrodlari va ionlari bir xil metalldan yasalgan va entropiya ta'sirida harakatlanadigan ion kontsentratsiyalari tenglashganda erkin energiya kamayadi va elektr manfiyligi metallarning farqi elektrokimyoviy jarayonlarning harakatlantiruvchi kuchi emas.

Galvanik elementlar va batareyalar odatda elektr energiyasining manbai sifatida ishlatiladi. Energiya yuqori energetik metalning erishi natijasida quyi energiyali metall yotqizilishidan va yoki yuqori energiyali metall ionlarining quyi energiyani eritib yuborish paytida qoplashidan hosil bo'ladi.