Các tế bào điện phân hoặc điện phân là một trong những thành phần quan trọng nhất cực kỳ cần thiết trong ngành công nghiệp bán dẫn và hơn thế nữa.
Các tế bào mạ điện được sử dụng trong pin giúp chúng ta cung cấp năng lượng cho mọi kích cỡ của thiết bị trong khi các tế bào điện phân chủ yếu được sử dụng để mạ điện. Cơ chế và đầu ra của cả hai tế bào là khác nhau.
Chìa khóa chính
- Các tế bào mạ điện tạo ra năng lượng điện thông qua các phản ứng oxi hóa khử tự phát, trong khi các tế bào điện phân tiêu thụ năng lượng điện để thúc đẩy các phản ứng không tự phát.
- Trong các tế bào điện, cực dương là vị trí oxy hóa và cực âm là vị trí khử; trong các tế bào điện phân, cực dương là nơi xảy ra quá trình khử và cực âm là nơi xảy ra quá trình oxi hóa.
- Các tế bào mạ điện thường được sử dụng trong pin, trong khi các tế bào điện phân được sử dụng trong các quy trình như mạ điện và điện phân.
Tế bào Galvanic vs Tế bào điện phân
Tế bào Galvanic tạo ra năng lượng điện từ phản ứng oxi hóa khử tự phát giữa hai điện cực kim loại, tạo ra dòng điện tử để tạo ra năng lượng điện. Các tế bào điện phân sử dụng năng lượng điện để thúc đẩy phản ứng oxi hóa khử không tự phát, tạo ra kim loại, tinh chế kim loại và kim loại mạ điện.
Tế bào Galvanic còn được gọi là tế bào điện hóa, nơi xảy ra phản ứng tự phát để tạo ra điện.
Các tế bào điện bao gồm hai nửa tế bào được đặt trong các thùng chứa khác nhau và được nối với nhau bằng muối cầu hoặc vách ngăn xốp.
Các tế bào điện phân có thể được mô tả là ngược lại với các tế bào điện khi chúng chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học.
Trong các phản ứng tổng thể, năng lượng Gibbs là dương và do đó các phản ứng oxi hóa khử không tự phát diễn ra trong pin điện phân.
Bảng so sánh
| Các thông số so sánh | tế bào điện | tế bào điện phân |
|---|---|---|
| Định nghĩa | Tế bào Galvanic là tế bào điện hóa có thể sản xuất điện. | Tế bào điện phân cũng là tế bào điện hóa nhưng chúng sử dụng năng lượng điện để tạo điều kiện cho các phản ứng hóa học. |
| Chuyển đổi | Các tế bào Galvanic chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện. | Các tế bào điện phân chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học. |
| Phản ứng | Trong một tế bào điện, một phản ứng tự phát diễn ra. | Trong các tế bào điện phân, các phản ứng oxi hóa khử không tự phát diễn ra. |
| Phí | Điện tích âm ở cực dương trong khi điện tích dương ở cực âm. | Điện tích âm ở cực âm trong khi điện tích dương ở cực dương. |
| Quá trình oxy hóa | Quá trình oxi hóa diễn ra ở cực dương. | Quá trình oxy hóa diễn ra ở cực âm. |
| Vị trí | Một nửa ô được đặt trong các thùng chứa khác nhau và chúng được nối với nhau qua cầu muối. | Trong dung dịch điện phân, các điện cực được đặt trong cùng một bình chứa. |
| Ứng dụng | Được sử dụng trong pin. | Chủ yếu được sử dụng trong mạ điện và cũng trong tinh chế đồng. |
Tế bào Galvanic là gì?
Trong một tế bào điện, phản ứng oxy hóa khử gây ra sự chuyển giao của các điện tử giữa các loài là tự phát. Và, lượng công điện này được thực hiện bởi năng lượng Gibbs cho phản ứng tự phát.
Hai nửa tế bào trong một tế bào điện được giữ riêng biệt trong hai thùng chứa và được kết nối với một cầu muối. Các điện cực kim loại có trong mỗi nửa tế bào được nhúng vào chất điện phân giải pháp.
Nếu các điện cực được nhúng trong cùng một chất điện phân thì không cần cầu muối.
Có sáu phần trong một tế bào điện, đó là cực dương, cực âm, cầu muối, nửa tế bào, mạch ngoài và tải.
Trong ô này, cực dương có điện thế âm và cực âm có điện thế dương, cả hai đều liên quan đến dung dịch.
Vì vậy, khi công tắc được bật, do sự khác biệt tiềm năng được tạo ra, các electron bắt đầu chảy từ cực dương sang cực âm.
Khái niệm về tế bào điện hóa/điện hóa được giới thiệu để nghiên cứu các tính chất nhiệt động của muối hợp nhất. Dưới đây là phản ứng của tế bào Daniel, một loại tế bào điện.
Ở cực âm: Cu 2+ + 2e– → Cu (khử)
Ở cực dương: Zn → Zn2+ + 2e– (bị oxi hóa)
Các tế bào Galvanic là một ví dụ về cách một phản ứng đơn giản tạo ra năng lượng và năng lượng đó có thể được sử dụng để sản xuất điện. Những tế bào này chủ yếu được sử dụng trong pin.
Tế bào điện phân là gì?
Trong khi các tế bào điện (galvanic) được điều khiển bởi các phản ứng hóa học tự phát, thì các tế bào điện phân được điều khiển bởi các phản ứng oxi hóa khử không tự phát.
Nó chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học, ngược lại với các tế bào điện. Trong một tế bào điện phân, quá trình oxy hóa xảy ra ở cực âm còn quá trình khử diễn ra ở cực dương.
Điều này đôi khi tạo ra sự nhầm lẫn vì quá trình oxy hóa diễn ra ở cực dương. Vì vậy, dễ dàng nhớ rằng, trong một tế bào điện phân, cực dương là cực dương trong khi cực âm là cực âm.
Năng lượng Gibbs tổng thể là tích cực vì các phản ứng không tự phát. Các tế bào điện phân có thể được sử dụng để điện phân một số hợp chất, như nước.
Nếu nước được điện phân bằng pin điện phân, sự hình thành khí oxy và hydro sẽ diễn ra.
Cơ chế của tế bào điện phân có thể được hiểu rõ bằng cách sử dụng ví dụ về natri clorua (NaCl) nóng chảy. Các phản ứng tế bào được đưa ra dưới đây.
Tại Cathode: [Na+ + e– → Na] x 2 (khử)
Tại Anot: 2Cl– → Cl2 + 2e– (bị oxi hóa)
Phản ứng tế bào: 2NaCl → 2Na + Cl2
Để thực hiện các phản ứng trên, người ta nhúng hai điện cực vào dung dịch NaCl nóng chảy và khi cho dòng điện chạy qua mạch thì cực âm nhiễm điện.
Vì vậy, các ion natri (tích điện dương) bị hút về phía cực âm và do đó tạo thành natri kim loại khi khử.
Sự khác biệt chính giữa tế bào Galvanic và tế bào điện phân
- Tế bào Galvanic là tế bào điện hóa có thể tạo ra điện trong khi tế bào điện phân cũng là tế bào điện hóa nhưng chúng sử dụng năng lượng điện để tạo điều kiện cho các phản ứng hóa học.
- Các tế bào Galvanic chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện trong khi các tế bào điện phân chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học.
- Trong một tế bào mạ điện, một phản ứng tự phát diễn ra trong khi trong các tế bào điện phân, các phản ứng oxi hóa khử không tự phát diễn ra.
- Trong một tế bào mạ điện, điện tích âm ở cực dương trong khi điện tích dương ở cực âm trong khi ở một tế bào điện phân thì ngược lại.
- Quá trình oxy hóa diễn ra ở cực dương trong một tế bào điện nhưng trong trường hợp của một tế bào điện phân, nó diễn ra ở cực âm.
- Một nửa tế bào được đặt trong các vật chứa khác nhau trong một tế bào điện trong khi trong các tế bào điện phân, các điện cực có trong cùng một vật chứa.
- https://avesis.marmara.edu.tr/yayin/17177586-0673-4859-9b7c-66eafdae92d7/prospective-teachers-conceptual-understanding-of-electrochemistry-galvanic-and-electrolytic-cells
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/(SICI)1098-2736(199704)34:4%3C377::AID-TEA7%3E3.0.CO;2-O
Cập nhật lần cuối: ngày 30 tháng 2023 năm XNUMX
Tôi đã nỗ lực rất nhiều để viết bài đăng trên blog này nhằm cung cấp giá trị cho bạn. Nó sẽ rất hữu ích cho tôi, nếu bạn cân nhắc chia sẻ nó trên mạng xã hội hoặc với bạn bè/gia đình của bạn. CHIA SẺ LÀ ♥️
Piyush Yadav đã dành 25 năm qua làm việc với tư cách là một nhà vật lý trong cộng đồng địa phương. Anh ấy là một nhà vật lý đam mê làm cho khoa học dễ tiếp cận hơn với độc giả của chúng tôi. Ông có bằng Cử nhân Khoa học Tự nhiên và Bằng Sau Đại học về Khoa học Môi trường. Bạn có thể đọc thêm về anh ấy trên trang sinh học.
Bài viết tuyệt vời giải thích rất rõ ràng sự khác biệt giữa tế bào điện và tế bào điện phân cũng như các ứng dụng khác nhau của chúng. Phản ứng của tế bào Daniel và ví dụ về natri clorua nóng chảy rất hữu ích. Giải thích rất kỹ lưỡng và toàn diện.
Bài viết này cung cấp một so sánh tốt giữa các tế bào điện và điện phân. Tuy nhiên, có vẻ như tác giả đã tự do quá nhiều về mặt kỹ thuật. Điều này có thể dễ hiểu hơn.
Không đồng ý. Nếu bạn đang cố gắng học một chủ đề phức tạp như thế này, bạn nên chuẩn bị tinh thần để giải quyết các thuật ngữ và khái niệm kỹ thuật.
Tôi cũng cảm thấy như vậy. Đó là rất nhiều thông tin để tiêu thụ cùng một lúc.
Thật thú vị khi đọc cách các tế bào này hoạt động và các ứng dụng khác nhau của chúng. Những ví dụ hay, dễ hiểu đối với những người có nền tảng về khoa học.
Các ví dụ chắc chắn là phần tốt nhất. Họ làm cho thông tin dễ hiểu hơn nhiều.
Đây là thông tin rất hữu ích nhưng cách giải thích hơi quá mang tính kỹ thuật và có thể khó hiểu đối với công chúng.
Thuật ngữ được sử dụng rất tiên tiến và có thể cần một số kiến thức tiên quyết về khoa học hoặc kỹ thuật để hiểu sâu về nó.
Người viết đã giải thích rất tốt về hai loại tế bào. Ngoài ra, tôi rất vui vì văn bản này không có trong sách giáo khoa.
Điều này sẽ quá khó để hiểu đối với một học sinh trung học. Điều này nên được xuất bản cho sinh viên kỹ thuật hoặc nhà khoa học.
Tôi đồng ý với Lauren về điều này. Đây là tài liệu khóa học khoa học cấp cao hơn.
Đây là một bài viết rất nhiều thông tin, đã đọc một số bài viết nhưng tôi thấy nó rất toàn diện, bao gồm tất cả những điều cơ bản cần thiết và hơn thế nữa. Chính xác những gì tôi đang tìm kiếm.