SEL KERING: STRUKTUR DAN FUNGSI - KIMIA - 2025

A sel kering ialah bateri yang elektrolitik sederhana terdiri daripada pes dan tidak penyelesaian. Walau bagaimanapun, pasta ini mempunyai tahap kelembapan tertentu, dan untuk alasan ini tidak kering sepenuhnya.

Sebilangan kecil air cukup untuk ion bergerak dan, akibatnya, aliran elektron di dalam sel.

Sumber: Emilian Robert Vicol melalui Flickr.

Kelebihannya yang besar berbanding bateri basah pertama adalah kerana ia adalah pasta elektrolitik, kandungannya tidak dapat tumpah; yang berlaku pada bateri basah, yang lebih berbahaya dan halus daripada rakan-rakannya yang kering. Memandangkan kemustahilan tumpahan, sel kering didapati digunakan dalam banyak peranti mudah alih dan mudah alih.

Pada gambar atas terdapat bateri zink-karbon kering. Lebih tepat lagi, ia adalah versi moden dari timbunan Georges Leclanché. Dari semua itu, ia adalah yang paling biasa dan mungkin yang paling mudah.

Peranti ini mewakili kemudahan yang bertenaga kerana mereka mempunyai tenaga kimia di dalam poket yang dapat diubah menjadi elektrik; dan dengan cara ini, tidak bergantung pada saluran kuasa atau tenaga yang dibekalkan oleh loji janakuasa besar dan rangkaian menara dan kabelnya yang luas.

Struktur sel kering

Apakah struktur sel kering? Dalam gambar anda dapat melihat penutupnya, yang tidak lebih dari filem polimer, keluli, dan dua terminal yang pencuci penebatnya menonjol dari depan.

Walau bagaimanapun, ini hanya penampilan luarannya; Di dalamnya terletak bahagian terpentingnya, yang menjamin berfungsi dengan baik.

Setiap sel kering akan mempunyai ciri tersendiri, tetapi hanya sel karbon-zink yang akan dipertimbangkan, yang mana struktur umum dapat digariskan untuk semua bateri lain.

Bateri difahami sebagai penyatuan dua atau lebih bateri, dan yang terakhir adalah sel voltan, seperti yang akan dijelaskan di bahagian yang akan datang.

Elektrod

Sumber: Wikipedia

Gambar atas menunjukkan struktur dalaman bateri zink-karbon. Tidak kira apa sel voltan, selalu ada (biasanya) dua elektrod: satu dari mana elektron dilepaskan, dan satu lagi yang menerimanya.

Elektrod adalah bahan konduktif elektrik, dan untuk saat ini, kedua-duanya mesti mempunyai elektronegativiti yang berbeza.

Sebagai contoh, zink, timah putih yang merangkumi bateri, adalah tempat elektron keluar untuk litar elektrik (peranti) di mana ia disambungkan.

Sebaliknya, pada keseluruhan medium adalah elektrod karbon grafit; juga direndam dalam pasta yang terdiri daripada NH ₄ Cl, ZnCl ₂ dan MnO ₂ .

Elektrod ini adalah yang menerima elektron, dan perhatikan bahawa ia mempunyai simbol '+', yang bermaksud bahawa ia adalah terminal positif bateri.

Terminal

Seperti yang dilihat di atas batang grafit pada gambar, terdapat terminal elektrik positif; dan di bawahnya, zink dalam boleh mengalirkan elektron, terminal negatif.

Itulah sebabnya bateri ditandai '+' atau '-' untuk menunjukkan cara yang betul untuk menyambungkannya ke peranti dan dengan itu membolehkannya menyala.

Pasir dan lilin

Walaupun tidak diperlihatkan, pasta dilindungi oleh pasir redaman dan pelindung lilin yang menghalangnya daripada tumpah atau bersentuhan dengan keluli di bawah hentaman atau pergolakan mekanikal kecil.

Berfungsi

Bagaimana sel kering berfungsi? Sebagai permulaan, ia adalah sel voltan, iaitu, ia menjana elektrik dari tindak balas kimia. Oleh itu, tindak balas redoks sel di dalam berlaku, di mana spesies memperoleh atau kehilangan elektron.

Elektrod berfungsi sebagai permukaan yang memudahkan dan memungkinkan pengembangan tindak balas ini. Bergantung pada cajnya, pengoksidaan atau pengurangan spesies boleh berlaku.

Untuk lebih memahami perkara ini, hanya aspek kimia bateri zink-karbon yang akan dijelaskan.

Pengoksidaan elektrod zink

Sebaik sahaja alat elektronik dihidupkan, bateri akan melepaskan elektron dengan mengoksidakan elektrod zink. Ini dapat ditunjukkan dengan persamaan kimia berikut:

Zn => Zn ²⁺ + 2e ^-

Sekiranya terdapat banyak Zn ^{2+ yang} mengelilingi logam, bias cas positif akan berlaku, jadi tidak akan berlaku pengoksidaan lebih lanjut. Oleh itu, Zn ²⁺ mesti meresap melalui pasta ke arah katod, di mana elektron akan masuk kembali.

Setelah elektron mengaktifkan artifak, mereka kembali ke elektrod lain: grafit, untuk mencari beberapa spesies kimia yang "menantinya".

Pengurangan amonium klorida

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, terdapat NH ₄ Cl dan MnO ₂ dalam pasta , zat yang menjadikan pHnya berasid. Sebaik sahaja elektron masuk, tindak balas berikut akan berlaku:

2NH ₄ ⁺ + 2e ^- => 2NH ₃ + H ₂

Kedua-dua produk, amonia dan hidrogen molekul, NH ₃ dan H ₂ , adalah gas, dan oleh itu dapat "membengkak" bateri jika tidak mengalami transformasi lain; seperti dua perkara berikut:

Zn ²⁺ + 4NH ₃ => ²⁺

H ₂ + 2MnO ₂ => 2MnO (OH)

Ambil perhatian bahawa ammonia telah dikurangkan (elektron mendapat) untuk menjadi NH ₃ . Gas-gas ini kemudian dinetralkan oleh komponen pes yang lain.

Kompleks ²⁺ memudahkan penyebaran ion Zn ²⁺ ke arah katod dan dengan itu menghalang sel daripada "terhenti".

Litar luaran peranti berfungsi sebagai jambatan untuk elektron; jika tidak, tidak akan ada hubungan langsung antara tin zink dan elektrod grafit. Dalam gambar struktur, litar ini akan mewakili kabel hitam.

Muat turun

Sel kering terdapat dalam banyak varian, ukuran, dan voltan berfungsi. Sebahagian daripadanya tidak boleh dicas semula (sel voltan primer), sementara yang lain adalah (sel voltan sekunder).

Bateri zink-karbon mempunyai voltan kerja 1.5V. Bentuknya berubah berdasarkan elektrod dan komposisi elektrolitnya.

Akan tiba suatu titik di mana semua elektrolit telah bertindak balas, dan tidak kira berapa banyak zink mengoksidakan tidak akan ada spesies yang menerima elektron dan mendorong pembebasannya.

Tambahan pula, mungkin gas-gas yang terbentuk tidak lagi dinetralkan dan terus memberikan tekanan di dalam sel.

Bateri karbon-zink, dan bateri lain yang tidak boleh dicas semula, mesti dikitar semula; kerana komponennya, terutamanya komponen nikel-kadmium, berbahaya kepada alam sekitar dengan mencemarkan tanah dan perairan.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
3. Bateri "Sel Kering". Dipulihkan dari: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10 Disember 2014). Apakah bateri sel kering? Dipulihkan dari: upsbatterycenter.com
5. Rumpai, Geoffrey. (24 April 2017). Bagaimana Bateri Sel Kering Berfungsi? Ilmu Pengetahuan. Dipulihkan dari: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Bateri. Dipulihkan dari: faamatalathatstuff.com.