что в гальваническом элементе служит положительным электродом что отрицательным

В гальваническом элементе положительным и отрицательным электродами являются электроды, между которыми происходит обмен электронов в процессе окислительно-восстановительных реакций. Давайте разберем, что происходит в гальваническом элементе, чтобы понять, какой электрод положительный, а какой отрицательный.

Основные принципы работы гальванического элемента:

1. Гальванический элемент состоит из двух полув ячеек, каждая из которых включает электрод, погруженный в раствор электролита. Полув ячейки связаны проводником, через который происходит движение электронов, а также солью или другим проводящим раствором (диафрагмой), который позволяет ионам перемещаться между ячейками.

2. В процессе работы гальванического элемента происходит окисление на одном электроде (отдача электронов) и восстановление на другом (прием электронов).

Окисление и восстановление:

• Окисление — это процесс, при котором атомы или молекулы теряют электроны.

• Восстановление — это процесс, при котором атомы или молекулы приобретают электроны.

Роль электродов:

1. Отрицательный электрод (анод) — это электрод, на котором происходит окисление. Электронов на нем становится больше, и они переходят через внешний проводник к положительному электроду.

   На аноде, как правило, происходит реакция:

   $$\text{X}\to {\text{X}}^{n+}+n{e}^{-}$$

   где $\text{X}$ — атом или молекула, которая теряет электроны, образуя положительно заряженные ионы.

2. Положительный электрод (катод) — это электрод, на котором происходит восстановление. Электроны, приходящие с анода через внешний проводник, поступают на катод, где происходит восстановление вещества.

   На катоде обычно идет реакция:

   $${\text{Y}}^{n+}+n{e}^{-}\to \text{Y}$$

   где ${\text{Y}}^{n+}$ — положительно заряженный ион, который принимает электроны, восстанавливаясь до нейтрального состояния.

Пример с цинк-углеродным элементом:

Для более конкретного понимания, давайте рассмотрим один из наиболее известных примеров — цинк-углеродный элемент (например, батарейка типа «Крона»).

• Анод (отрицательный электрод) — это цинковая оболочка, которая подвергается окислению. Процесс окисления в этом случае можно описать уравнением:

  $$\text{Zn}\to {\text{Zn}}^{2+}+2e^{-}$$

  Цинк теряет два электрона и переходит в ионы ${\text{Zn}}^{2+}$, которые затем растворяются в электролите.

• Катод (положительный электрод) — это углеродный стержень, на который поступают электроны через внешний проводник. На катоде происходит восстановление ионов аммония (или других компонентов электролита):

  $$2{\text{MnO}}_2+2e^{-}+2{\text{NH}}_4^{+}\to {\text{Mn}}_2{\text{O}}_3+2{\text{NH}}_3+H_{2}O$$

  Здесь ионы ${\text{MnO}}_2$ восстанавливаются, и происходит химическая реакция с ионами аммония, в результате чего образуется ${\text{Mn}}_2{\text{O}}_3$, аммиак и вода.

Важные моменты:

• Направление тока: Электроны движутся от анода к катоду через внешний проводник, но ток (внешний электрический ток) движется в противоположном направлении, от катода к аноду, так как ток определяется движением положительных зарядов.

• Полярность: Важно помнить, что положительный электрод всегда связан с восстановлением, а отрицательный — с окислением. Это всегда верно, независимо от конкретной химической системы.

Заключение:

• В гальваническом элементе отрицательный электрод (анод) — это электрод, на котором происходит окисление (отдача электронов).

• Положительный электрод (катод) — это электрод, на котором происходит восстановление (прием электронов).

Этот принцип универсален для всех гальванических элементов и батарей, будь то цинк-углеродные элементы, литий-ионные аккумуляторы или любые другие виды элементов.