以前、酸化還元反応で生成された化学エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用されるデバイスである電気化学セルについて説明しました。これらのセルには、ボルタ電池と電解セルの2種類があります。
ボルタ電池は、溶液中で発生する化学反応から自発的に電気エネルギーを生成できる電気化学電池です。一方、電解セルは、電流がセルに流れるときに化学反応を起こすセルです。
このディスカッションでは、ガルバニ電池とも呼ばれるボルタ電池についてさらに詳しく説明します。どうして?
はい、ガルヴァーニの細胞自体は基本的にイタリアの科学者ルイージ・ガルヴァーニによって発見されました。それはボローニャ市に住む物理学者と医者がカエルの足で手術をしていたときに始まりました。彼は、死んだカエルの足の神経につかまって驚いて動いたとき、彼の金属メスが別の種類であるのを見ました。ガルバニは後に、この効果は神経保護特性に関連していると主張しました。ガルバニのこの意見は、後にアレッサンドロ・ボルタによって間違っていると宣言されました。
ヴォルタはルイージ・ガルヴァーニの仕事を続け、彼の同僚のヒキガエルの足の衝撃効果の理論が間違っていることを証明しました。実際、この効果はガルバニのメスからの2つの異なる金属から生じます。この意見に基づき、ボルタは「ボルタ電池」(ボルタ電池)の製造に成功しました。彼のサービスでは、電位差の単位はボルトと呼ばれます。
ボルタ電池は、電圧計、塩橋、陽極、陰極など、いくつかの部品で構成されています。
電圧計 は、セルの潜在的な大きさを決定する機能を持つコンポーネントです。電圧計は、回路内で測定されるコンポーネントの位置と平行に配置されます。このツールは、ガラスまたはプラスチックのチューブに配置されたベークライトに取り付けられた3枚の銅板で構成されています。
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塩橋 は、塩化カリウム、硝酸カリウムなどの不活性電解質を寒天またはゼラチンに濃縮したU字型のチューブです。塩橋は、2つの溶液を混合することなく、ある溶液から別の溶液にイオンを移動できるようにすることで、電気回路を完成させます。塩橋は、2つ半のセルで溶液の電気的中性を維持するのにも役立ちます。
負のアノードまたは電極 酸化反応が起こる場所です。この図でアノードとして機能するのは、Zn /亜鉛電極(亜鉛電極)です。
正極または電極 還元反応が起こる場所です。写真では、銅電極が陰極として機能しています。
ボルタセルでのプロセス
アノードでは、金属Znが電子を放出し、溶解したZn2 +になります。
- Zn(s)→Zn2 +(aq)+ 2e–
カソードでは、Cu2 +イオンが電子を捕獲し、Cu金属に沈殿します。
- Cu2 +(aq)+ 2e–→Cu(s)
これは、Cu金属の質量が増加する一方で、補正後のZnの金属質量の減少から見ることができます。ボルタ電池で発生する総反応は次のとおりです。
- Zn(s)+ Cu2 +(aq)→Zn2 +(aq)+ Cu(s)