Diferența dintre celula electrochimică și celula electrolitică

Diferența principală - Celulă electrochimică vs celulă electrolitică

Electrochimia include studiul mișcării electronilor în sistemele în care au loc procesele chimice. Aici reacțiile chimice pot fi folosite pentru a genera un curent electric sau un curent electric poate fi utilizat pentru a facilita o reacție chimică ne-spontană. În ambele sensuri, se va produce conversia energiei electrice în energie chimică sau opusul acesteia. Sistemele în care au loc aceste conversii sunt cunoscute ca celule sau, mai precis, celule electrochimice. Există două tipuri de celule electrochimice, cunoscute sub numele de celule voltaice și celule electrolitice. Principala diferență dintre celula electrochimică și celula electrolitică este aceea Celulele electrochimice nu au nevoie de nici un curent extern pentru funcționare întrucât celulele electrolitice au nevoie de curent extern pentru a funcționa.

Domenii cheie acoperite

1. Ce este celula electrochimică
      - Definiție, proprietăți, cum funcționează
2. Ce este celula electrolitică
      - Definiție, proprietăți, cum funcționează
3. Care este diferența dintre celula electrochimică și celula electrolitică
      - Compararea diferențelor cheie

Termeni cheie: anod, catod, celulă electrochimică, electroliză, celulă electrolitică, celule galvanice, oxidare, reducere, celule voltaice

Ce este o celulă electrochimică

O celulă electrochimică este un sistem care poate produce energie electrică prin reacții chimice spontane. Reacțiile chimice care sunt implicate în acest proces sunt numite reacții redox. Redox reacțiile apar prin transferul de electroni între speciile chimice. O reacție redox include două reacții pe jumătate: reacția de oxidare și reacția de reducere. Reacția de oxidare eliberează întotdeauna electroni în sistem, în timp ce reacția de reducere ia electroni din sistem. Prin urmare, cele două reacții de jumătate apar simultan.

Celulele electrochimice se găsesc în două tipuri, ca celule voltaice (galvanice) și celule electrolitice. O celulă electrochimică este compusă din două celule jumătate. Semi-reacțiile apar în două jumătăți de celule. Reacțiile chimice care au loc în acea celulă provoacă acumularea unei diferențe de potențial între două jumătăți de celule.

O jumătate de celulă trebuie să fie compusă dintr-un electrod și un electrolit. Prin urmare, o celulă electrochimică completă este compusă din doi electrozi și doi electroliți; uneori, cele două jumătăți de celule pot folosi același electrolit. Dacă sunt utilizați doi electroliți diferiți, atunci trebuie folosit un pod de sare pentru a menține contactul dintre electroliți. Se face prin efectuarea unui pasaj pentru a transfera ioni prin puntea de sare. Electronii curg de la o jumătate de celulă la alta printr-un circuit extern. Cei doi electrozi sunt numiți anod și catod.

Reacțiile de oxidare și de reducere apar la doi electrozi separat. Reacția de oxidare are loc în anod, în timp ce reacția de reducere are loc în catod. Prin urmare, electronii sunt produși în anod și se deplasează de la anod la catod prin circuitul extern. Podul de sare ajută la menținerea sistemului neutru (electric) prin transferarea de ioni prin acesta pentru a echilibra încărcăturile electrice.

Să luăm în considerare următoarea celulă electrochimică.

Figura 1: Celule electrochimice

Aici, anodul este electrodul Zn (zinc) și catodul este electrodul Cu (cupru). Reacția de oxidare are loc în electrodul Zn. Acolo, Zn metalic este oxidat în Zn⁺² ioni. Electronii eliberați sunt trecuți prin firul extern. Produced Zn⁺² ionii sunt eliberați în soluție. Prin urmare, electrodul Zn se va dizolva cu timpul. Reacția de reducere are loc în apropierea catodului. Catodul este un electrod Cu. Acolo, electronii care vin de la circuitul extern sunt luați de Cu²⁺ ioni în soluție și sunt reduse în metal Cu. Prin urmare, masa electrodului Cu va crește cu timpul. Debitul de electroni prin firul extern poate fi măsurat ca curentul electric produs de reacția redox. Aceasta este structura tipică a unei celule electrochimice.

reacţii

• Reacția în anod (oxidare)

Zn_(E)         → Zn⁺²_(Aq)     +      2e

• Reacția în catod (reducere)

cu⁺²_(Aq)      +     2e → Cu_(E)

Ce este o celulă electrolitică

O celulă electrolitică este un tip de celulă electrochimică în care poate fi utilizată energia electrică pentru a produce o reacție chimică. Cu alte cuvinte, energia electrică trebuie alimentată dintr-o sursă exterioară. Apoi poate fi inițiată o reacție ne-spontană. Celulele electrolitice sunt utilizate cel mai frecvent pentru electroliza compușilor.

O celulă electrolitică este de asemenea compusă din metale solide ca electrozi. Există doi electrozi conectați la un circuit extern. Un electrod acționează ca anod, în timp ce altul acționează ca un catod. Reacția de oxidare va avea loc în anod și reacția de reducere va avea loc în catod.

Alimentarea cu energie electrică externă (din bateria conectată la cei doi electrozi) asigură un flux de electroni prin catod. Acești electroni intră apoi în soluția electrolitică. Apoi, cationii din soluție se adună în jurul catodului și obțin electroni care vin prin catod. Prin urmare, aceste cationi sunt reduse la catod. Electronii din catod resping anionii din soluție. Acesti anioni migreaza spre anod. Acolo, acești anioni eliberează electroni și se oxidează. Prin urmare, anodul are o încărcătură pozitivă, iar catodul are o încărcătură negativă.

Să luăm în considerare următorul exemplu.

Figura 2: Electroliza soluției de clorură de cupru

În celula electrolitică de mai sus, bateria furnizează electroni catodului și Cu⁺² ionii se adună în jurul catodului pentru a lua electronii de la catod. Apoi, Cu⁺² ionii sunt redusi la metalul Cu si sunt depusi pe catod. Atunci Cl^- ionii migrează spre anod și eliberează excesul de electroni pe care îl au. Acolo, oxidarea Cl^- apare formând Cl_{2 (g)}.

reacţii

• Reacția în anod (oxidare)

2CI^-_(Aq)         → Cl_{2 (g)}     +      2e

• Reacția în catod (reducere)

cu⁺²_(Aq)      +     2e → Cu_(E)

Diferența dintre celula electrochimică și celula electrolitică

Definiție

Celula electrochimică: O celulă electrochimică este un sistem care poate produce energie electrică prin reacții chimice spontane.

Celula electrolitică: O celulă electrolitică este un tip de celulă electrochimică unde energia electrică poate fi utilizată pentru a crea o reacție chimică.

Conversie de energie

Celula electrochimică: În celula electrochimică, energia chimică este transformată în energie electrică.

Celula electrolitică: În celula electrolitică, energia electrică este transformată în energie chimică.

Curent extern

Celula electrochimică: Celulele electrochimice nu au nevoie de surse externe de energie electrică.

Celula electrolitică: Celulele electrolitice au nevoie de surse externe de energie electrică.

Reacții chimice

Celula electrochimică: În celulele electrochimice au loc reacții chimice spontane.

Celula electrolitică: În celulele electrolitice, au loc reacții chimice nesantematice.

electrozi

Celula electrochimică: Într-o celulă electrochimică, anodul este negativ și catodul este pozitiv.

Celula electrolitică: Într-o celulă electrolitică, anodul este pozitiv și catodul este negativ.

Mișcarea electronilor

Celula electrochimică: Electronii sunt trecuți de la anod la catod în celule electrochimice.

Celula electrolitică: Electronii sunt trecuți de la baterie la catod și apoi electronii intră în anod prin soluția electrolitică în celulele electrolitice.

Concluzie

O celulă electrolitică este un tip de celulă electrochimică. Prin urmare, celula electrolitică este compusă din toate componentele pe care le are o celulă electrochimică tipică. Ambele celule electrochimice și celule electrolitice implică circulația electronilor prin sistem. Cu toate acestea, în celulele electrochimice au loc reacții chimice spontane, în timp ce în celulele electrolitice au loc reacții chimice nesantematice. Aceasta este diferența dintre celula electrochimică și celula electrolitică.

Referințe:

1. "Celula electrochimică". Wikimedia Foundation, 24 iulie 2017. Web. Disponibil aici. 26 iulie 2017. 
2. "Celulele electrolitice." LibreTexts. Libretexts, 21 iulie 2016. Web. Disponibil aici. 26 iulie 2017. 

Datorită fotografiei:

1. "Celule electrochimice" de către Siyavula Education (CC BY 2.0) prin Flickr