SEL ELEKTROKIMIA: KOMPONEN, CARA IA BERFUNGSI, JENIS, CONTOH - KIMIA - 2026

The sel elektrokimia adalah alat di mana tindak balas kimia lulus mana tenaga kimia ditukarkan kepada tenaga elektrik atau sebaliknya. Sel-sel ini membentuk jantung elektrokimia, jiwa menjadi pertukaran elektron yang berpotensi berlaku, secara spontan atau tidak, antara dua spesies kimia.

Salah satu daripada dua spesies tersebut mengoksidakan, kehilangan elektron, sementara yang lain berkurang, memperoleh elektron yang dipindahkan. Biasanya, spesies yang dikurangkan adalah kation logam dalam larutan, yang dengan memperoleh elektron akhirnya disimpan secara elektrik pada elektrod yang terbuat dari logam yang sama. Sebaliknya, spesies yang mengoksidasi adalah logam, berubah menjadi kation logam.

Rajah untuk sel elektrokimia dari Daniel. Sumber: Rehua

Sebagai contoh, gambar di atas mewakili sel Daniel: yang paling mudah dari semua sel elektrokimia. Elektrod zink logam mengoksidakan, melepaskan kation Zn ²⁺ ke dalam medium berair. Ini berlaku di bekas ZnSO ₄ di sebelah kiri.

Di sebelah kanan, larutan yang mengandungi CuSO ₄ dikurangkan, mengubah kation Cu ²⁺ menjadi kuprum logam yang didepositkan pada elektrod tembaga. Semasa perkembangan tindak balas ini, elektron bergerak melalui litar luaran yang mengaktifkan mekanismenya; dan oleh itu, membekalkan tenaga elektrik untuk operasi pasukan.

Komponen sel elektrokimia

Elektrod

Arus elektrik dihasilkan atau dimakan dalam sel elektrokimia. Untuk memastikan aliran elektron yang mencukupi mesti ada bahan yang merupakan pengalir elektrik yang baik. Di sinilah elektrod dan litar luaran masuk, dilengkapi dengan pendawaian tembaga, perak atau emas.

Elektrod adalah bahan yang menyediakan permukaan di mana tindak balas akan berlaku di sel elektrokimia. Terdapat dua jenis bergantung pada reaksi yang berlaku di dalamnya:

-Anode, elektrod di mana pengoksidaan berlaku

-Kod, elektrod di mana pengurangan berlaku

Elektrod boleh dibuat dari bahan yang bertindak balas, seperti dalam sel Daniel (zink dan tembaga); atau, dari bahan lengai, kerana ia berlaku apabila bahan itu terbuat dari platinum atau grafit.

Elektron yang dilepaskan oleh anod mesti mencapai katod; tetapi bukan melalui penyelesaian, tetapi melalui kabel logam yang menghubungkan kedua-dua elektrod ke litar luaran.

Pembubaran elektrolit

Penyelesaian yang mengelilingi elektrod juga memainkan peranan penting, kerana diperkaya dengan elektrolit yang kuat; seperti: KCl, KNO ₃ , NaCl, dll. Ion-ion ini memihak, pada tahap tertentu, migrasi elektron dari anoda ke katod, serta pengalirannya melalui sekitar elektrod untuk berinteraksi dengan spesies yang akan dikurangkan.

Air laut, misalnya, mengalirkan elektrik jauh lebih baik daripada air suling, dengan kepekatan ion yang lebih rendah. Itulah sebabnya sel elektrokimia mempunyai pelarutan elektrolit yang kuat di antara komponennya.

Jambatan masin

Ion larutan mula mengelilingi elektrod menyebabkan polarisasi cas. Penyelesaian di sekitar katod mula bermuatan negatif, kerana kationnya semakin berkurang; dalam kes sel Daniel, kation Cu ²⁺ apabila disimpan sebagai tembaga logam pada katod. Oleh itu, terdapat kekurangan defisit positif.

Di sinilah jambatan garam campur tangan untuk mengimbangkan cas dan mengelakkan elektrod daripada polarisasi. Ke arah katod sisi atau petak petak akan berpindah dari jambatan garam, baik K ⁺ atau Zn ²⁺ , untuk menggantikan Cu ^{2+ yang} dimakan. Sementara itu, NO ₃ ^- anion akan berpindah dari jambatan garam ke arah petak anod, untuk meneutralkan peningkatan kepekatan kation Zn ²⁺ .

Jambatan garam terdiri daripada larutan garam tepu, dengan hujungnya ditutup dengan gel yang boleh telap untuk ion, tetapi tidak dapat ditembus air.

Jenis sel elektrokimia dan bagaimana ia berfungsi

Bagaimana sel elektrokimia berfungsi bergantung pada jenisnya. Pada asasnya terdapat dua jenis: galvanik (atau volta) dan elektrolitik.

Galvanik

Sel Daniel adalah contoh sel elektrokimia galvanik. Di dalamnya reaksi berlaku secara spontan dan potensi bateri positif; semakin besar potensinya, semakin banyak elektrik yang akan dibekalkan sel.

Sel atau bateri adalah sel galvanik: potensi kimia antara dua elektrod diubah menjadi tenaga elektrik apabila rangkaian luaran campur tangan yang menghubungkannya. Oleh itu, elektron berpindah dari anoda, menyalakan peralatan yang dihubungkan bateri, dan dikembalikan terus ke katod.

Elektrolitik

Sel elektrolit adalah sel yang tindak balasnya tidak berlaku secara spontan, kecuali jika mereka dibekalkan dengan tenaga elektrik dari sumber luaran. Di sini fenomena sebaliknya berlaku: elektrik membolehkan tindak balas kimia bukan spontan berkembang.

Salah satu tindak balas yang paling terkenal dan paling berharga yang berlaku dalam sel jenis ini adalah elektrolisis.

Bateri yang boleh dicas semula adalah contoh elektrolitik dan pada masa yang sama sel galvanik: mereka diisi semula untuk membalikkan tindak balas kimia mereka dan menetapkan semula keadaan awal untuk digunakan semula.

Contoh

Sel Daniel

Persamaan kimia berikut sesuai dengan tindak balas dalam sel Daniel di mana zink dan tembaga mengambil bahagian:

Zn (C) + Cu ²⁺ (aq) → Zn ²⁺ (aq) + Cu (s)

Tetapi kation Cu ²⁺ dan Zn ²⁺ tidak bersendirian tetapi ditemani oleh anion SO ₄ ^2- . Sel ini dapat ditunjukkan seperti berikut:

Zn - ZnSO ₄ - - CuSO ₄ - Cu

Sel Daniel boleh dibina di mana-mana makmal, sangat berulang sebagai latihan dalam pengenalan elektrokimia. Oleh kerana Cu ²⁺ disimpan sebagai Cu, warna biru penyelesaian CuSO ₄ secara beransur-ansur akan memudar.

Sel hidrogen platinum

Bayangkan sel yang menggunakan gas hidrogen, menghasilkan perak logam, dan pada masa yang sama membekalkan elektrik. Ini adalah sel platinum dan hidrogen, dan tindak balas amnya adalah seperti berikut:

2AgCl + H ₂ (g) → 2Ag + 2H ⁺ + 2Cl ^-

Di sini, di petak anod kita mempunyai elektrod platinum lengai, terendam di dalam air dan dipam ke hidrogen gas. H ₂ dioksidakan menjadi H ⁺ dan memberikan elektronnya ke endapan susu AgCl di petak katod dengan elektrod perak logam. Pada perak ini AgCl akan dikurangkan dan jisim elektrod akan meningkat.

Sel ini boleh ditunjukkan sebagai:

Pt, H ₂ - H ⁺ - - Cl ^- , AgCl - Ag

Menurunkan sel

Dan akhirnya, di antara sel elektrolitik terdapat sel natrium klorida yang disatu, yang lebih dikenali sebagai sel Downs. Di sini, elektrik digunakan untuk menggerakkan isi padu NaCl cair melalui elektrod, sehingga menyebabkan reaksi berikut:

2Na ⁺ (l) + 2e ^- → 2Na (katod)

2Cl ^- (l) → Cl ₂ (g) + 2e ^- (anod)

2NaCl (l) → 2Na (s) + Cl ₂ (g) (tindak balas global)

Oleh itu, berkat elektrik dan natrium klorida, natrium logam dan gas klorin dapat disediakan.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
2. Wikipedia. (2020). Sel elektrokimia. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (29 Januari 2020). Sel Elektrokimia. Dipulihkan dari: thinkco.com
4. R. Kapal. (sf). Sel Elektrokimia. Dipulihkan dari: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
5. Chemicool. (2017). Definisi Sel Elektrokimia. Dipulihkan dari: chemicool.com
6. Patricia Jankowski. (2020). Apa itu Sel Elektrokimia? - Struktur & Kegunaan. Kaji. Dipulihkan dari: study.com
7. Alkimia (3 Mac 2011). Sel elektrokimia. Kimia dan Sains. Dipulihkan dari: laquimicaylaciencia.blogspot.com