Гальванические элементы против электролитических элементов: разница и сравнение

Гальванические или электролитические элементы являются одним из наиболее важных компонентов, крайне необходимых в полупроводниковой промышленности и за ее пределами.

Гальванические элементы используются в батареях, помогая нам питать приборы любого размера, тогда как электролитические элементы в основном используются для гальваники. Механизм и выход обеих клеток различны. 

Основные выводы

1. Гальванические элементы генерируют электрическую энергию посредством спонтанных окислительно-восстановительных реакций, в то время как электролитические элементы потребляют электрическую энергию для проведения неспонтанных реакций.
2. В гальванических элементах анод является местом окисления, а катод — местом восстановления; в электролитических ячейках анод - это место, где происходит восстановление, а катод - место, где происходит окисление.
3. Гальванические элементы обычно используются в батареях, тогда как электролитические элементы используются в таких процессах, как гальваника и электролиз.

Гальванические элементы против электролитических элементов

Гальванические элементы генерируют электрическую энергию в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции между двумя металлическими электродами, создавая поток электронов для производства электрической энергии. Электролитические элементы используют электрическую энергию для запуска неспонтанной окислительно-восстановительной реакции, производя металлы, очищая металлы и гальванизируя металлы.

Гальванические элементы также известны как электрохимические элементы, в которых происходит спонтанная реакция для производства электричества.

Гальванические элементы состоят из двух полуэлементов, помещенных в разные контейнеры и соединенных солью. мост или пористая перегородка. 

Электролитические элементы можно описать как противоположность гальваническим элементам, поскольку они преобразуют электрическую энергию в химическую энергию.

В общих реакциях энергия Гиббса положительна, и поэтому в электролитической ячейке происходят неспонтанные окислительно-восстановительные реакции. 

Сравнительная таблица

Параметры сравнения	гальванические элементы	Электролитические ячейки
Определение	Гальванические элементы представляют собой электрохимические элементы, которые могут производить электричество.	Электролитические элементы также являются электрохимическими элементами, но они используют электрическую энергию для облегчения химических реакций.
Конверсия	Гальванические элементы преобразуют химическую энергию в электрическую.	Электролитические ячейки преобразуют электрическую энергию в химическую энергию.
реакция	В гальваническом элементе протекает самопроизвольная реакция.	В электролитических ячейках протекают несамопроизвольные окислительно-восстановительные реакции.
Тариф за	Отрицательный заряд находится на аноде, а положительный – на катоде.	Отрицательный заряд находится на катоде, а положительный заряд — на аноде.
Окисление	Процесс окисления происходит на аноде.	Окисление происходит на катоде.
размещение	Полуэлементы размещены в разных контейнерах и соединены солевым мостиком.	В раствор электролита электроды помещают в одну емкость.
Приложения	Используется в аккумуляторах.	В основном используется в гальванике, а также в очистке меди.

Что такое гальванические элементы?

В гальваническом элементе окислительно-восстановительная реакция, вызывающая перенос электронов между частицами, протекает самопроизвольно. И это количество электрической работы совершается энергией Гиббса для спонтанной реакции.

Две полуэлемента в гальваническом элементе хранятся отдельно в двух контейнерах и соединены соляным мостом. Металлические электроды, присутствующие в каждой полуэлементе, погружены в электролит. Решение.

Если электроды погружены в один и тот же электролит, солевой мостик не требуется. 

В гальваническом элементе шесть частей: анод, катод, солевой мостик, полуэлементы, внешняя цепь и нагрузка.

В этой ячейке анод имеет отрицательный потенциал, а катод — положительный потенциал относительно раствора.

Итак, когда переключатель включен, из-за созданной разности потенциалов электроны начинают течь от анода к катоду. 

Концепция гальвано-электрохимических элементов была введена для изучения термодинамических свойств расплавленных солей. Ниже приведена реакция ячейки Даниэля, типа гальванического элемента.

На катоде: Cu 2+ + 2e– → Cu (восстановлено)

На аноде: Zn → Zn2+ + 2e– (окисляется)

Гальванические элементы являются примером того, как простая реакция производит энергию, и эта энергия может быть использована для производства электричества. Эти элементы в основном используются в батареях. 

Что такое электролитические ячейки?

 В то время как гальванические (гальванические) элементы управляются спонтанными химическими реакциями, электролитические элементы управляются неспонтанными окислительно-восстановительными реакциями.

Он преобразует электрическую энергию в химическую, в отличие от гальванических элементов. В электролитической ячейке, окисление происходит на катоде, а восстановление происходит на аноде.

Это иногда создает путаницу, потому что окисление происходит на аноде. Итак, легче запомнить, что в электролитической ячейке анод положительный, а катод отрицательный. 

Общая энергия Гиббса положительна, поскольку реакции не являются самопроизвольными. Электролизеры можно использовать для электролиза определенных соединений, таких как вода.

Если воду подвергнуть электролизу с использованием электролитической ячейки, то будет происходить образование газообразных кислорода и водорода.

Механизм электролитической ячейки можно хорошо понять на примере расплавленного хлорида натрия (NaCl). Клеточные реакции приведены ниже.

На катоде: [Na+ + e– → Na] x 2 (восстановлено)

На аноде: 2Cl– → Cl2 + 2e– (окисляется)

Клеточная реакция: 2NaCl → 2Na + Cl2

Для проведения вышеуказанных реакций два электрода погружают в расплавленный NaCl, и когда электричество проходит по цепи, катод становится отрицательно заряженным.

Таким образом, ионы натрия (положительно заряженные) притягиваются к катоду и, таким образом, при восстановлении образуют металлический натрий.

Основные различия между гальваническими элементами и электролитическими элементами

1. Гальванические элементы - это электрохимические элементы, которые могут производить электричество, тогда как электролитические элементы также являются электрохимическими элементами, но они используют электрическую энергию для облегчения химических реакций.
2. Гальванические элементы преобразуют химическую энергию в электрическую, тогда как электролитические элементы преобразуют электрическую энергию в химическую.
3. В гальваническом элементе протекает самопроизвольная реакция, тогда как в электролитических элементах происходят несамопроизвольные окислительно-восстановительные реакции.
4. В гальваническом элементе отрицательный заряд находится на аноде, а положительный — на катоде, тогда как в электролитическом элементе все наоборот. 
5. В гальваническом элементе процесс окисления происходит на аноде, а в электролитическом элементе - на катоде.
6. В гальваническом элементе полуэлементы помещены в разные контейнеры, тогда как в электролитических элементах электроды находятся в одном контейнере. 

Рекомендации

1. https://avesis.marmara.edu.tr/yayin/17177586-0673-4859-9b7c-66eafdae92d7/prospective-teachers-conceptual-understanding-of-electrochemistry-galvanic-and-electrolytic-cells
2. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/(SICI)1098-2736(199704)34:4%3C377::AID-TEA7%3E3.0.CO;2-O

Последнее обновление: 30 июня 2023 г.