Melyik galváncella a helyes?
Próbáltam utánaolvasni, hogy hogyan működik, de nem egészen értek bizonyos részleteket a különböző "változatokban".
Képzeljünk el egy Daniell-elemet, egyik edényben a cinkanóddal és cink-szulfát oldattal, másik edényben a rézkatóddal és réz-szulfát oldattal. A két edény másodrendű vezetőjét sóhíd kapcsolja össze, és természetesen az elektródokat is fémvezeték köti össze.
Eddig nagyjából megegyeznek a változatok, amelyeket különböző tankönyvekben, illetve a Wikipédián néztem, de aztán jönnek az eltérések, főleg a sóhíd tekintetében.
1.: Az OH-KEM910TA_I raktári számmal rendelkező, ingyenesen letölthető tankönyv (Kémia 9-10. - I. kötet, 78. oldal) ábráján az látható, hogy a sóhíd anyagából nátriumionok jutnak a réz-szulfát oldatba. Emellett a sóhídon keresztül szulfátionok vándorolnak a réz-szulfát oldatból a cink-szulfát oldatba.
2.: Az OH-KEM09TB raktári számmal rendelkező, ingyenesen letölthető tankönyv (Kémia 9-10. - I. kötet, 122. oldal) leírásában úgy jellemzi a sóhidat, hogy általában kálium-kloridot használnak fel a készítéséhez, így azt tippelem, hogy ebben az esetben a káliumion fog a réz-szulfát oldatba vándorolni.
3.: A mozaikos, MS-3151 raktári számmal rendelkező tankönyv (Kémia 11-12., 67. oldal) azt mutatja a képen, hogy sóhíd helyett diafragmával van a két oldal elválasztva, és ezen keresztül csak szulfátion vándorol (a réz-szulfát oldatból a cink-szulfát oldatba).
4.: Az angol wikipedia "Daniell cell" című cikkében valami teljesen más látható a sóhidat szemügyre véve (a második képen). Az vehető ki, hogy a sóhídon keresztül nem nátriumion vagy káliumion vándorol a réz-szulfát oldatba, hanem cinkionok.
Kérdésem az, hogy melyik a helyes értelmezés, esetleg mindegyik az? Miért szükséges nátriumionnak vagy káliumionnak a réz-szulfát oldatba vándorolnia sóhidas megoldás esetén, ha a diafragmás cellánál ez "elmarad"? A wikipédiás képen a szulfátionok és a cinkionok egyszerűen helyet cserélnek, anélkül, hogy a sóhíd saját anyaga bármelyik oldatba oldódna?
Mind helyes.
A lényeg, hogy záródjon az áramkör, ez minden esetben megtörténik.
A különböző típusú sóhidak különböző ionlokat engednek át jól, ez adja a változatosságot.
Az KCl nél pl a kálium és a klorid is kb azonos mozgékonyságú így mindkettő számottevő áramot tud átvinni.
Vagy a diafragmák pl nem ritkán anion vagy kationszelektívek.
De egy része lehet sima konvenció is pl. ha egy db zebkendővel zárod az áramot, ott a cink és a szulfát is tud mozogni de a cink a pozitív töltésű, és ugye a fizika az áram irányát a pozitív töltésekkel jelöli ki (még akkor is ha azok pont mozdulatlanok)
A lényeg, hogy a töltések megmaradjanak. Ha valami miatt nem marad meg (mert mondjuk az ionok nem tudnak mozogni a két elektrolit között) akkor egy adott potenciálkülönbség után a reakció egyszerűen leáll. A sóhídon keresztül ionok tudnak közlekedni. Ez egy nagyon híg zselészerű anyagból van, éppen csak annyira szilárd hogy ne folyjon ki a csőből. Kb a >90%-a víz egy tudnak benne közlekedni az ionok. Viszont nagyon lassan. A cella elméletileg működik akkor is, ha a sóhídban semmi ion nincs, csak víz és a zselésítő anyag. Ebben az esetben is átmennek rajta a cink és szulfátionok, csak lassan. Normálisan akkor fog működni a cella, mire a két elektrolit ionjai rendesen belediffundáltak.
Ha valaki ezt nem akarja kivárni akkor eleve már ionokat rak a sóhídba amik nem lépnek reakcióba az elektrolittal. Ebben az esetben ezek az ionok fognak az egyik másik elektrolitba átvándorolni. Persze ha nagyon sokáig megy a reakció akkor végül ezek az ionok kifogynak a sóhídból és feltöltik azok az ionok amik az elektrolitban is vannak.
Nem tudom hogy a könyvben miért így ábrázolták. Ha sóhíd van, vagy mindkét ion számára átjárható a membrán akkor bizony mind a szulfát mind a cink ionok vándorolnak, persze eltérő sebességgel.
A sóhídban alapesetben vannak ionok (ez lehet KCl, vagy NaSO4, stb) ezek is mozognak a megfelelő irányban. Nyilván miközben fogynak ki az ionok a sóhídból közben telnek meg a cink és szulfát ionokkal és haladnak ezek is a megfelelő irányba. Ezek egyszerre történnek, de mindenki csak mást és mást emel ki és ábrázol ezekből.
Főleg hogy a sóhíd is mindnekinél mást és mást jelent. Nálam a KCl-os géllel megtöltött üvegcsövet, valakinél a folyadékkal (ebben is van KCl) megtöltött üvegcsövet aminek a két vége porózus dugóval le van zárva és létezik még az a megoldás ahol egy szűrőpapírt lógat az ember a két oldatba. A szűrőpapír felszív mindkét elektrolitból ionokat így ott nincs KCl. Nyilván annál a tankönyvnél ahol szűrőpapír a sóhíd, ott nem fogja mutatni a kálium és klorid ionok vándorlását, merthogy ott nincs is.
(Korábban írtam olyat hogy az üvegcsöves sóhíd ionok nélkül is működik ezt inkább felejtsd el. Ez csak nagyon elméleti fejtegetés volt, a gyakorlatban ez nem használható.)
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!