PL 
EnglishDomyślny
Українська⚡ Ogniwo galwaniczne
Wybierz dwie elektrody i stężenia jonów, by zbudować ogniwo typu Daniella, a potem odczytaj napięcie skorygowane równaniem Nernsta i energię swobodną Gibbsa.
O tej symulacji
Ogniwo galwaniczne (woltaiczne) przekształca energię samorzutnej reakcji redoks bezpośrednio w elektryczność: mniej szlachetny metal utlenia się na anodzie, uwalniając elektrony, które płyną przez obwód zewnętrzny do katody, gdzie redukowane są jony drugiego metalu. Standardowe napięcie ogniwa wynosi E°cell = E°katoda − E°anoda; równanie Nernsta, E = E° − (RT/nF) ln Q, koryguje następnie to napięcie dla rzeczywistych ustawionych przez Ciebie stężeń jonów, pokazując dokładnie, jak daleko ogniwo jest od stanu równowagi.
🔬 Co pokazuje
Dwie elektrody metalowe w roztworach swoich jonów połączone mostkiem solnym, z animowanym przepływem elektronów przez zewnętrzny przewód i migracją jonów utrzymującą neutralność elektryczną, wraz z odczytami na żywo standardowego i skorygowanego równaniem Nernsta napięcia ogniwa, prądu, mocy, energii swobodnej Gibbsa i ilorazu reakcji Q.
🎮 Jak korzystać
Wybierz parę elektrod — Zn/Cu, Zn/Ag, Fe/Cu, Mg/Cu lub Pb/Cu — a następnie przeciągaj suwaki Stężenie jonów anody, Stężenie jonów katody, Temperatura i Obciążenie zewnętrzne, by zobaczyć, jak równanie Nernsta przesuwa napięcie ogniwa względem jego wartości standardowej wraz ze zmianą warunków.
💡 Czy wiesz, że?
Każda bateria to ogniwo galwaniczne dostrojone do konkretnego celu: ogniwa alkaliczne (cynk/MnO₂) dają około 1,5 V, ogniwa kwasowo-ołowiowe około 2 V na ogniwo dla wysokiego prądu rozruchowego w samochodach, a ogniwa litowo-jonowe około 3,6 V dla wysokiej gęstości energii — a akumulator podczas ładowania po prostu prowadzi te same reakcje elektrodowe wstecz, jako ogniwo elektrolityczne.
Często zadawane pytania
Jaka jest różnica między ogniwem galwanicznym a elektrolitycznym?
Ogniwo galwaniczne przekształca samorzutną energię chemiczną w energię elektryczną (ΔG mniejsze od 0). Ogniwo elektrolityczne wykorzystuje zewnętrzną energię elektryczną, by wymusić reakcję niesamorzutną (ΔG większe od 0). Akumulatory wykonują obie funkcje w zależności od trybu rozładowania lub ładowania.
Czym jest mostek solny i dlaczego jest potrzebny?
Mostek solny łączy dwa półogniwa i utrzymuje neutralność elektryczną, umożliwiając migrację jonów między nimi. Bez mostka solnego brak równowagi ładunku szybko zatrzymałby przepływ prądu.
Jak równanie Nernsta wpływa na napięcie ogniwa?
Równanie Nernsta pokazuje, że napięcie ogniwa zależy od stężeń reagentów i produktów. W miarę rozładowania ogniwa i zbliżania się Q do K (stałej równowagi), napięcie maleje w kierunku zera.
Dlaczego ogniwo Daniella wytwarza około 1,1 V?
Standardowy potencjał redukcji Cu²⁺/Cu wynosi +0,34 V, a Zn²⁺/Zn wynosi −0,76 V. Napięcie ogniwa to potencjał katody minus potencjał anody: 0,34 − (−0,76) = 1,10 V w warunkach standardowych (roztwory 1 M, 25 °C).
Co decyduje o tym, czy reakcja redoks jest samorzutna?
Reakcja redoks jest samorzutna, gdy ΔG = −nFE_cell < 0, co wymaga E_cell > 0. Oznacza to, że potencjał redukcji katody musi przewyższać potencjał anody. Metal wyżej w szeregu elektrochemicznym (bardziej dodatni potencjał redukcji) samorzutnie utleni metal niżej w szeregu — na przykład miedź (E° = +0,34 V) osadza się z roztworu, gdy anodą jest cynk (E° = −0,76 V), ponieważ E°cell = 0,34 − (−0,76) = +1,10 V > 0.