תא אלקטרוכימי – הבדלי גרסאות

תוספת הקטיונים לתמיסה באנודה, וגריעת הקטיונים מהתמיסה בקתודה, יביאו – תוך שניות מספר מחיבור האלקטרודות זו לזו – לעצירת הזרם. זאת משום שבכל אחת מהתמיסות ייווצרו [[מטען חשמלי]] ו[[שדה חשמלי]] שכוחם על הקטיונים גדול מהפוטנציאל החשמלי בתא. כדי לפתור בעיה זו, ולאפשר את איזון המטענים בשתי התמיסות, מחברים אותן בגשר מלח – מתקן המחזיק [[מלח (כימיה)|מלח]] מסיס (KNO3 הוא בחירה שגרתית) ומשחרר אניונים לאנודה וקטיונים לקתודה (לא ייתכן מצב שבתמיסה המטען הכולל של היונים החיוביים יהיה גדול יותר מהשליליים או להיפךלהפך). לרוב, משמשת צינורית זכוכית שצורתה U וקצותיה נקבוביים כגשר מלח: היונים עוברים דרך הנקבים, ללא זליגה חופשית של התמיסה. [[נייר סינון]] ספוג בתמיסת המלח, או תמיסה ג'לית (מבוססת [[אגר]]) של המלח יבצעו את אותה פעולה. אפשרות מסובכת יותר היא הפרדת שני חצאי התא במחיצה נקבובית.

כבתחומי ידע אחרים, נקבעה גם כאן נקודת ייחוס – חצי תא שהפוטנציאל שלו יחשב 0, ופוטנציאלי חצאי התא האחרים ימדדו ביחס אליו. זוהי אלקטרודת המימן התקנית (באנגלית SHE, Standard Hydrogen Electrode): מוט פלטינה שרוי בתמיסת יוני מימן, ⁺H, בריכוז 1M בקירוב, וגז מימן מבעבע סביבו בלחץ של 1bar (התגובה המתרחשת בתא זה היא: קטיונים של מימן מקבלים אלקטרון ונהפכים לגז מימן). פוטנציאל תקני של חצי תא הוא לפיכך מתח התא המתקבל בחיבור חצי התא התקני לחצי תא מימן תקני, כפי שמוסבר להלן.

</div>

אם מתח התא המתקבל חיובי (E₀>0), יזרמו האלקטרונים כמצופה מהאנודה לקתודה. אם מתח התא המתקבל שלילי (E₀<0), הרי שהאלקטרודות הוגדרו במהופך: בזו שהוגדרה אנודה יתרחש חיזור, ובחברתה חימצוןחמצון. כלומר, חצי התא שהפוטנציאל שלו לעבור חיזור גדול יותר, יהיה הקתודה בה מתרחש החיזור, והאלקטרונים יזרמו אליו מהאנודה, בעלת פוטנציאל החיזור הנמוך יותר, בה יתרחש החימצוןהחמצון.

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 ולהיפךולהפך. 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.

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 אלקטדורתאלקטרודת 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.

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 חימצוןחמצון).

כמו בכל תגובה המתבססת על שיווי משקל כימי, גם לתא האלטרוכימי ניתן להפריע ולחזות את התוצאות. לפי [[עקרון לה שטליה]], כל פעולה שנבצע תגרום לתגובה הפוכה של המערכת. את פוטנציאל החיזור של כל חצי תא יש לראות כתוצר. אם נוסיף למשל לחצי תא הברזל מלח המכיל ברזל, אז הגדלנו את [[ריכוז (כימיה)|ריכוז]] המגיב (יוני הברזל) ולכן המערכת תפעל להורדתו. כך יעלה הפוטנציאל של חצי תא הברזל ונוכל לקבל מתח גדול יותר. באותו אופן, אם [[מהילה|נמהול]] את התמיסה של חצי תא המגנזיום, אז המערכת תפעל כדי להעלות את הריכוז וכך פוטנציאל החיזור של חצי תא המגנזיום ייקטןיקטן. שוב, נוכל לקבל זרם התחלתי גבוה יותר כעת שאחד מחצאי התאים אינו תקני.