• je to vědní disciplína, která se zabývá rovnováhami a ději v soustavách obsahujících elektricky nabité částice

Článek, poločlánek, standardní redukční potenciály

• elektrická dvojvrstva
  • vzniká na v roztocích soli kovu, ve kterých je ponořen plech daného kovu
  • z plechu se uvolňují nebo se do něj dostávají kationty kovu
    • způsobí záporný nebo kladný náboj plechu
  • plech má opačný náboj než roztok okolo něj
• soustavě, která obsahuje elektrickou dvojvrstvu se říká poločlánek

Článek

• vzniká vodivým propojením dvou poločlánků
• článek tedy tvoří dvě navzájem propojené soustavy
  • 1. soustava je tvořena kovem, který je schopen z plechu do roztoku odevzdávat své kationty
    • plech je poté záporně nabitý, okolí je kladně nabité
  • 2. soustava je tvořena kovem, který je schopen do plechu z roztoku příjmat své kationty
    • plech je poté kladně nabitý, okolí je záporně nabité
• tyto dvě soustavy jsou vodivě propojeny solným můstkem
  • je to skleněná trubice naplněná elektrolytem, který neraguje s žádným z roztoků
  • slouží k přenosu náboje
  • trubice je z obou stran ponořená do elektrolytu
• potenciální rozdíl jednotlivých kovů lze určit po připojení voltmetrů
• obecné hodnoty těchto rozdílů získáme při spojení jednoho vždy stejného poločlánku a druhého různého poločlánku (jehož potenciál se snažíme zjistit)
  • za srovnávací poločlánek byla zvolena vodíková elektroda
    • jedná se o skleněnou trubičku s platinovým plíškem na konci a přívodem vodíkového plynu na druhém
      • platinový plíšek je na povrchu pokryt platinovou černí (velmi jemná platina s velkým povrchem), na kterou se atomy vodíku dobře adsorbují
      • plíšek je připojen kovovým vodičem do obvodu
    • vodíkový poločlánek je poté vytvořen ponořením této konstrukce do roztoku $HCl$ o teplotě 298,15 K a 101,325 kPa
  • dohodou bylo ustanoveno, že potenciál vodíkové elektrody je 0
  • měřením za standardních podmínek potom výsledkem budou standardní redukční potenciály
    • po zapsaní těchto potenciálů můžeme jednotlivé kovy seřadit a vzniká Beketova řada kovů
    • pokud je redukční potenciál větší než nula, plech kovu bude kationtu z roztoku příjmat a vice versa
    • obdobně lze zjistit i standardní redukční potenciály pro ostatní prvky

Galvanický článek - primární článek

Daniellův článek

• je tvořen poločlánky mědi a zinku v roztocích příslušných síranů spojených solným můstkem
• jeho napětí je 1,1 V
• dnes se už nepoužívá a slouží jen k objasnění základních poznatků elektrochemie

Leclancheův článek - suchý článek

• byl zkonstruován v roce 1866 francouzským inženýrem G. Leclachem
• má široké využití, primárně v jednoduché přenosné technice
• jeho napětí činí 1,5 V

Popis

• kladným pólem je uhlíková tyčinka (katoda)
• záporným pólem je zinkový obal (anoda)
• elektrolyt tvoří pasta složená z oxidu manganičitého, chloridu amonného a škrobového mazu
• anoda a katoda mají opačný náboj než při elektrolýze, mají ovšem stejnou funkci

Funkce

• zinek se v kontaktu s elektrolytem oxiduje a vznikají zinečnaté ionty
• kladně nabitý iont vstupuje do reakce se dvěma molekulami chloridem amonným za vzniku komplexu (diammin-dichloridozinečnatý komplex) a dvou molekul vody
• uvolněné elektrony na anodě se poté dostávají do obvodu při zapnutí spotřebiče a na uhlíkové katodě, která se reakce neúčastní redukují oxid manganičitý na oxid hydroxid manganitý
• výsledná reakce může vypadat takto:

$$Zn+2\ NH_4Cl+2\ MnO_2\longrightarrow [Zn(NH_3)_2Cl_2]+2\ MnO(OH)$$

Rtuťový článek

• používá se do naslouchátek nebo hodinek
• má napětí 1,35 V
• má větší životnost než Leclancheův článek

Popis a funkce

• anoda je tvořena amalgamovaným lisovaným zinkovým práškem
• katoda je tvořena směsí oxidu rtuťnatého a grafitu
• jako elektrolyt slouží koncentrovaný roztok hydroxidu draselného
• samotný článek je v obalu z nerezové oceli
• redoxní děje shrnuje rovnice:

$$Zn+HgO\longrightarrow{Hg}+ZnO$$

Akumulátor - sekundární článek

• galvanické články se po jisté době znehodnotí a nelze je dál využít
• oproti tomu existují články, které lze po zapojení ke zdroji energie opět použít
  • proud obrátí děje, které probíhají při vybíjení článku

Olověný akumulátor

• je nejpoužívanější

Popis

• základem jsou desky z inertního nosiče (elektrody)
  • desky jsou upraveny do mřížek aby měli co největší povrch
  • jsou potřeny pastou, kterou tvoří síran olovnatý a kyselina sírová
• desky jsou odděleny separátorem, který zabraňuje jejich kontaktu
• elektrolytem je zředěná kyselina sírová

Funkce

Nabíjení

• připojením ke zdroji stejnosměrného proudu
• na katodě se vylučuje kovové olovo

$$Pb^{II}+2\ e^{-}\longrightarrow{Pb^{0}}$$

• na anodě se vylučuje oxid olovičitý

$$Pb^{II}-2\ e^{-}\longrightarrow{Pb^{IV}}$$

Vybíjení

• nabitou soustavu lze použít jako galvanický článek
• napětí jsou 2 V
• na katodě probíhá redukce oxidu olovičitého

$$Pb^{IV}+2\ e^{-}\longrightarrow{Pb^{II}}$$

• na anodě probíhá oxidace olova

$$Pb^{0}-2\ e^{-}\longrightarrow{Pb^{II}}$$

• děj lze zjednodušit takto:

$$2\ PbSO_{4}+2\ H_{2}O\stackrel{nabíjení}{\underset{vybíjení}{\leftrightharpoons}}Pb+PbO_{2}+2\ H_{2}SO_{4}$$

Nikl-kadmiový akumulátor

• v nenabitém stavu jsou jeho póly tvořeny hydroxidem kademnatým a hydroxidem nikelnatým
• nosič, na kterém jsou oba póly naneseny je vyroben z nerezové oceli
• elektrolytem je hydroxid draselný
• napětí článku je 1,4 V
• děj lze zjednodušit takto:

$$Cd(OH)_2+2\ Ni(OH)_2\stackrel{nabíjení}{\underset{vybíjení}{\leftrightharpoons}}2\ NiO(OH)+Cd+2\ H_2O$$