הבדלים בין גרסאות בדף "תא אלקטרוכימי"

נוספו 395 בתים ,  לפני 12 שנים
(←‏תא תקני: שיפור קל)
 
[[תמונה:ta_electrohaimi4.jpg|ממוזער|250px|סכימה של תא אלקטרוכימי המורכב מחצי תא ברזל ומחצי תא מגנזיום]]
ניקח חצי תא שבו ישנה [[אלקטרודה|אלקטרודת]] [[ברזל]] הטבולה בתמיסה המכילה יוני ברזל, וחצי תא שבו ישנה אלקטרודת [[מגנזיום]] הטבולה בתמיסה המכילה יוני מגנזיום. בשני חצאי התא החשמלי מתרחשת תגובת [[שיווי משקל כימי|שיווי משקל]] שבה המתכת המוצקה הופכת ליונים טעונים שלה ולהיפך. כעת נחבר לתא [[נורה]] (או כל מכשיר חשמלי אחר) כאשר קצוות החוטים שיוצאים ממנה נוגעים באלקטרודות. נחבר לתא גם את גשר המלח הטבול בתמיסה מימית המכילה יונים שאינם מצויים באף אחד מחצאי התאים. הנורה תידלק ואט אט תיחלש עוצמת ההארה שלה.
 
===הסבר התופעה===
פוטנציאל החיזור, היכולת לקבל אלקטרונים, של הברזל גדול מזה של המגנזיום, ולכן תתחיל תנועת אלקטרונים מחצי תא המגנזיום לחצי תא הברזל. כתוצאה מכך המגנזיום המוצק יתפרק לקטיונים טעונים חיובית ואלקטרונים, ואילו יוני הברזל יקבלו אותם ויהפכו לברזל מוצק.
לפיכך, בחצי תא הברזל יקטן ריכוז יוני הברזל (ירידה בריכוז הקטיונים) ואילו בחצי תא המגנזיום יגדל מספר יוני המגנזיום (ויקטן ריכוז האניונים). לכן, קטיונים מגשר המלח יזרמו לעבר תא הברזל ואניונים מגשר המלח יזרמו לעבר תא המגנזיום (קטיונים לקתודה ואניונים לאנודה).
 
מהלך הזרם הוא כדלקמן: האלקטרונים שנוצרו כתוצאה מפירוק אלקטרודת המגנזיום נעים על [[מוליכות חשמלית|המוליך]] המתכתי שמחבר בין שני חצאי התאים לעבר הנורה ומשם לאלקטרודת הברזל. הברזל המוצק נטען באלקטרונים העוברים ליונים בעלי המטען החיובי של הברזל. כך הם נהפכים לברזל [[מוצק]] שמצפה את אלקטדורת הברזל ומוסיף ל[[מסה|מסתה]]. קטיונים עוברים מגשר המלח לחצי תא הברזל ואניונים לחצי תא המגנזיום. הולכת הזרם מתאפשרת, אם כן, הודות לקיומו של גשר המלח, המספק יונים ניידים.
תא אלקטרוכימי תקני הוא תא שכל אחד מחצאי התאים שלו תקני. הכוונה שה[[טמפרטורה]] של מערכת הניסוי תהיה טמפרטורת החדר, 25 מעלות צלזיוס, שכל הגזים המעורבים בתגובה יהיו בלחץ של [[אטמוספירה]] אחת ושריכוז היונים בכל אחת מהתמיסות הוא [[ריכוז מולרי|מולר]] אחד- 1M ([[מול]] יונים ל[[ליטר]] [[מים]]). עם ההתקדמות עד לקבלת שיווי משקל יירד מתח התא עד שהנורה תכבה. במצב זה נוצר שוויון פוטנציאלים שנדון במסגרת ה[[אלקטרוכימיה]]. פוטנציאל החיזור של חצי תא ברזל תקני הוא 0.77+ [[וולט]] ואילו פוטנציאל החיזור של חצי תא מגנזיום הוא 2.37-. אם נחסר את הערך הגבוה מן הערך הנמוך נקבל את המתח הראשוני של התא: 3.14 וולט.
 
הסיבה שלחומרים מסוימים יש פוטנציאל חיזור חיובי ולאחרים שלילי היא יחסית. [[הקהילה המדעית]] הגדירה את חצי התאתא ה[[מימן]] (שבו יוני [[הידרוניום]] הופכים לגז מימן ול[[מים]] כנקודת ייחוס לשאר המדידות), וקבעה את הפוטנציאל שלו ל-0.
לכן:
 
אם נחבר חצי תא ברזל לחצי תא מימן מתח התא יהיה 0.77 וולט כאשר האלקטרונים נעים לכיוון חצי תא הברזל, כלומר חצי תא הברזל הוא חצי התא הקטודי.
 
אם נחבר חצי תא מימן לחצי תא מגנזיום מתח התא יהיה 2.37 וולט כאשר האלקטרונים נעים לכיוון חצי התאתא מימןהמימן, כלומר הוא יהווה את חצי התא האנודי, ומכאן הסימן השלילי.
 
באופן כללי, לחצאי תאים של [[אל-מתכות]] פוטנציאל חיזור גבוה יותר מאלה של המתכות (האל מתכות הם מחמצנים טובים יותר, לעומת המתכות שנוטות לוותר על האקטרונים שלהם ולעבור תהליך חימצון).
 
[[תמונה:ta_electrohaimi2.jpg|ממוזער|250px|טבלה של פוטנציאלי חיזור של חצאי תאים שונים בטמפרטורת החדר]]
5,328

עריכות