电化学

原电池

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原电池就是我们通常所说的电池:一种把化学反应直接变成电的装置。两种不同的金属浸在溶液里,用导线和一座连接的桥相连,于是一个本来就想发生的反应被驾驭起来,推动电子穿过导线——一路点亮灯泡或转动马达。

它的布局是这样的。电池被分成两半。在一半里,一种金属被氧化,失去电子;在另一半里,一种物质被还原,把电子接过去。电子无法直接跨过溶液,所以被迫走远路——经过外部导线出去,做有用功,再进入另一个电极。与此同时,一座盐桥让离子移动,使两边保持电中性。整套装置之所以能运转,是因为总反应是自发的:它会自己释放能量。

原电池在实验室之外随处可见——手电筒里的电池、放电中的汽车电瓶、航天器上的燃料电池。问题在于,原电池只在反应物还没用完时才供电;一旦金属耗尽,或化学物质达到平衡,电压就降到零,电池便「没电了」。

经典的丹尼尔电池,把浸在硫酸锌里的锌片与浸在硫酸铜里的铜片配成一对。锌溶解并放出电子;铜离子析出、镀到铜电极上;它们之间的导线传送约 1.1 伏的电压。

丹尼尔电池:锌溶解,铜析出,导线传送电流。

原电池与电解池正好相反:这里是自发反应产生电,而电解池则消耗电去强迫一个非自发反应发生。在原电池中,阳极是负极。

又称
voltaic cell原电池原電池伏打电池