Tabla de Contenidos
A galvánelem nevét feltalálójának, az olasz fizikusnak, Luigi Galvaninak köszönheti. 1780-ban Galvani kimutatta, hogy amikor két különböző fém az egyik végén, míg a másik végét egy béka lábai kötik össze, a béka lábai összehúzódnak, jelezve az elektromosság áramlását. Eleinte „állati áramkörnek” nevezte készülékét. Azzal az ötlettel, hogy helyesbítse Galvani azon elképzelését, miszerint az áramkör működéséhez élő anyag jelenléte szükséges, Alessandro Volta kifejlesztette ugyanazt a sejtet, biológiai komponens nélkül. Ez addig a pontig példátlan teljesítmény volt, ezért a „galvanikus” és a „voltaikus” kifejezéseket manapság felcserélhetően használják .
A galván- vagy voltacella olyan elektrokémiai tér, amely a kémiai energiát elektromos energiává alakítja . Ezt az átalakítást a sejten belül lezajló redox reakciók által termelt energia kihasználásával érik el.
redox reakciók
A galvánelem egy elektrokémiai cella, amely spontán módon működik. A galvánelemben a két elektródát külsőleg össze kell kötni, hogy az elektromos áramkör külső töltéssel teljes legyen, és így elkerülhető legyen a rövidzárlat. Ily módon az áram hasznosítható és felhasználható elektromos energia ellátására akkumulátorokban vagy üzemanyagcellákban. Így a kémiai anyagok energetikailag kedvező átalakulása redox reakciókon keresztül elektromos energiát eredményez.
A „redox” kémiai kifejezés a redukció-oxidáció rövidítése , és két kémiai reakciót jelöl, amelyek egyidejűleg mennek végbe az elektronok cseréje során. Kémiai szempontból az elektronjait elveszítő reagens oxidálódik, míg az ugyanazokat az elektronokat nyerő reagens redukálódik.
Galvanikus cella konfiguráció
A galvánelemnek két fő konfigurációja van. Mindkét esetben az oxidációs és redukciós félreakció különálló, és egy vezetéken keresztül kapcsolódik össze, ami arra kényszeríti az elektronokat, hogy átfolyjanak rajta. Az egyik konfigurációban a félreakciókat porózus korong, a másikban a félreakciókat sóhíd köti össze.
Mind a porózus tárcsa, mind a sóhíd célja, hogy az ionok a félreakciók között áramolhassanak az oldatok nagy keveredése nélkül, így az oldatok töltéssemlegesek maradjanak.
Az elektronok átvitele az oxidációs félcellából a redukciós félcellába az elsőben pozitív, a másodikban negatív töltés felhalmozódásához vezet. Másrészt, ha az ionok nem áramolhatnának az oldatok között, ez a töltés felhalmozódása ellentmondana és felére csökkentené az elektronok áramlását az anód és a katód között .
Források
- Galvanikus cellák. (2019). Szabadszövegek.
- Kép: Wikimedia commons.
- Elektrokémiai portál: Voltaic cellák. Wisconsini Egyetem
