Hovedforskel - elektrokemisk celle vs elektrolytisk celle

Elektrokemi omfatter studiet af elektroners bevægelse i systemer, hvor kemiske processer finder sted. Her kan kemiske reaktioner bruges til at generere en elektrisk strøm, eller en elektrisk strøm kan bruges til at lette en ikke -spontan kemisk reaktion. På begge måder vil konvertering af elektrisk energi til kemisk energi eller det modsatte af dette forekomme. Systemerne, hvor disse konverteringer finder sted, er kendt som celler eller mere præcist elektrokemiske celler. Der er to typer elektrokemiske celler kendt som voltaiske celler og elektrolytiske celler. Hovedforskellen mellem elektrokemisk celle og elektrolytisk celle er det elektrokemisk celle behøver ikke nogen ekstern strøm til drift hvorimod elektrolytiske celler har brug for ekstern strøm for at fungere.

Nøgleområder omfattet

1. Hvad er elektrokemisk celle - Definition, egenskaber, hvordan det fungerer 2. Hvad er elektrolytisk celle - Definition, egenskaber, hvordan det fungerer 3. Hvad er forskellen mellem elektrokemisk celle og elektrolytisk celle - Sammenligning af vigtige forskelle

Nøglebetingelser: Anode, katode, elektrokemisk celle, elektrolyse, elektrolytisk celle, galvanisk celle, oxidation, reduktion, voltaisk celle

Hvad er en elektrokemisk celle

En elektrokemisk celle er et system, der kan producere elektrisk energi gennem spontane kemiske reaktioner. De kemiske reaktioner, der er involveret i denne proces, kaldes redoxreaktioner. Redoxreaktioner opstår ved overførsel af elektroner mellem kemiske arter. En redoxreaktion omfatter to halvreaktioner: oxidationsreaktion og reduktionsreaktion. Oxidationsreaktionen frigiver altid elektroner til systemet, hvorimod reduktionsreaktionen tager elektroner fra systemet. Derfor sker de to halvreaktioner samtidigt.

Elektrokemiske celler findes i to typer, som voltaiske (galvaniske) celler og elektrolytiske celler. En elektrokemisk celle består af to halvceller. Halvreaktionerne forekommer i to halve celler. De kemiske reaktioner, der finder sted i den celle, forårsager opbygning af en potentiel forskel mellem to halve celler.

En halvcelle skal bestå af en elektrode og en elektrolyt. Derfor er en komplet elektrokemisk celle sammensat af to elektroder og to elektrolytter; nogle gange kan de to halvceller bruge den samme elektrolyt. Hvis der bruges to forskellige elektrolytter, skal der bruges en saltbro for at holde kontakten mellem elektrolytterne. Det gøres ved at lave en passage for at overføre ioner gennem saltbroen. Elektronerne strømmer fra en halv celle til den anden gennem et eksternt kredsløb. De to elektroder kaldes anode og katode.

Oxidations- og reduktionsreaktionerne forekommer i to elektroder separat. Oxidationsreaktionen forekommer i anoden, hvorimod reduktionsreaktionen finder sted i katoden. Derfor produceres elektroner i anoden, og de bevæger sig fra anode til katode gennem det eksterne kredsløb. Saltbroen hjælper med at opretholde systemet neutralt (elektrisk) ved at overføre ioner gennem det for at afbalancere de elektriske ladninger.

Lad os overveje følgende elektrokemiske celle.

Figur 1: Elektrokemisk celle

Her er anoden Zn (zink) elektroden, og katoden er Cu (kobber) elektroden. Oxidationsreaktionen forekommer i Zn -elektroden. Der oxideres den metalliske Zn til Zn⁺² ioner. De frigivne elektroner føres gennem den ydre ledning. Produceret Zn⁺² ioner frigives til opløsningen. Derfor vil Zn -elektroden blive opløst med tiden. Reduktionsreaktionen sker nær katoden. Katoden er en Cu -elektrode. Der er elektronerne, der kommer fra det ydre kredsløb, taget af Cu²⁺ ioner i opløsningen og reduceres til Cu -metal. Derfor vil massen af ​​Cu -elektroden øges med tiden. Elektronstrømmen gennem den eksterne ledning kan måles som den elektriske strøm, der produceres ved redoxreaktionen. Dette er den typiske struktur for en elektrokemisk celle.

Reaktioner

Zn_(s) → Zn⁺²_(aq) + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

Hvad er en elektrolytisk celle

En elektrolytisk celle er en type elektrokemisk celle, hvor elektrisk energi kan bruges til at forårsage en kemisk reaktion. Med andre ord bør den elektriske energi leveres fra en ekstern kilde. Derefter kan en ikke -spontan reaktion startes. Elektrolytiske celler bruges mest til elektrolyse af forbindelser.

En elektrolytisk celle er også sammensat af faste metaller som elektroder. Der er to elektroder forbundet til et eksternt kredsløb. Den ene elektrode fungerer som anoden, mens den anden fungerer som katoden. Oxidationsreaktionen vil forekomme i anoden, og reduktionsreaktionen vil forekomme i katoden.

Den eksterne elektriske energiforsyning (fra batteriet forbundet til de to elektroder) giver en elektronstrøm gennem katoden. Disse elektroner kommer derefter ind i den elektrolytiske opløsning. Derefter samles kationerne i opløsningen omkring katoden og opnår elektroner, der kommer gennem katoden. Derfor reduceres disse kationer ved katoden. Elektronerne i katoden afviser anioner i opløsningen. Disse anioner vandrer mod anoden. Der frigiver disse anioner elektroner og oxideres. Derfor har anoden en positiv ladning, og katoden har en negativ ladning.

Lad os overveje følgende eksempel.

Figur 2: Elektrolyse af kobberchloridopløsning

I ovenstående elektrolytiske celle leverer batteriet elektroner til katoden og Cu⁺² ioner samles omkring katoden for at tage elektronerne fra katoden. Derefter er Cu⁺² ioner reduceres til Cu -metal og aflejres på katoden. Derefter Cl^– ioner vandrer mod anoden og frigiver det overskydende elektron, de har. Der blev oxidationen af ​​Cl^– forekommer ved dannelse af Cl_{2 (g)}.

Reaktioner

2Cl^–_(aq) → Cl_{2 (g)} + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

Forskellen mellem elektrokemisk celle og elektrolytisk celle

Definition

Elektrokemisk celle: En elektrokemisk celle er et system, der kan producere elektrisk energi gennem spontane kemiske reaktioner.

Elektrolytisk celle: En elektrolytisk celle er en type elektrokemisk celle, hvor elektrisk energi kan bruges til at skabe en kemisk reaktion.

Energikonvertering

Elektrokemisk celle: I elektrokemisk celle omdannes kemisk energi til elektrisk energi.

Elektrolytisk celle: I elektrolytcelle omdannes elektrisk energi til kemisk energi.

Ekstern strøm

Elektrokemisk celle: Elektrokemiske celler har ikke brug for eksterne elektriske energikilder.

Elektrolytisk celle: Elektrolytiske celler har brug for eksterne elektriske energikilder.

Kemiske reaktioner

Elektrokemisk celle: I elektrokemiske celler finder spontane kemiske reaktioner sted.

Elektrolytisk celle: I elektrolytiske celler finder ikke -spontane kemiske reaktioner sted.

Elektroder

Elektrokemisk celle: I en elektrokemisk celle er anoden negativ, og katoden er positiv.

Elektrolytisk celle: I en elektrolytisk celle er anoden positiv, og katoden er negativ.

Elektronisk bevægelse

Elektrokemisk celle: Elektroner føres fra anode til katode i elektrokemiske celler.

Elektrolytisk celle: Elektroner føres fra batteriet til katoden, og derefter kommer elektronerne ind i anoden gennem den elektrolytiske opløsning i elektrolytiske celler.

Konklusion

En elektrolytisk celle er en type elektrokemisk celle. Derfor består den elektrolytiske celle af alle de komponenter, som en typisk elektrokemisk celle har. Både elektrokemiske celler og elektrolytiske celler involverer cirkulation af elektroner gennem systemet. I elektrokemiske celler finder der imidlertid spontane kemiske reaktioner sted, hvorimod ikke -spontane kemiske reaktioner finder sted i elektrolytiske celler. Dette er forskellen mellem elektrokemisk celle og elektrolytisk celle.

Referencer:

1. ” Elektrokemisk celle. ” Wikipedia. Wikimedia Foundation, 24. juli 2017. Web. Tilgængelig her. 26. juli 2017. 2. ”Elektrolytiske celler.” Kemi LibreTexts. Libretexts, 21. juli 2016. Web. Tilgængelig her. 26. juli 2017.

Billede høflighed:

1. "Elektrokemisk celle" af Siyavula Education (CC BY 2.0) via Flickr