Ogniwa galwaniczne - zasada działania i obliczenia

Ogniwo Daniela to klasyczny przykład ogniwa galwanicznego. Składa się z dwóch półogniw: cynkowego (anoda) i miedziowego (katoda), połączonych kluczem elektrolitycznym. Każde półogniwo zawiera elektrolit z jonami danego metalu.

Na anodzie (biegun ujemny) zachodzi proces utleniania: cynk metaliczny oddaje elektrony i przechodzi w jony $\text{Zn}^{2+}$. Te elektrony płyną przez przewodnik zewnętrzny do katody (biegun dodatni), gdzie zachodzi redukcja - jony $\text{Cu}^{2+}$ przyjmują elektrony i wydzielają się jako miedź metaliczna.

Schematycznie ogniwo Daniela zapisujemy: Zn | ZnSO$_4$ || CuSO$_4$ | Cu, gdzie pionowa kreska oznacza granicę faz, a podwójna kreska - klucz elektrolityczny. Sumaryczna reakcja to: $\text{Zn}^{\circ} + \text{Cu}^{2+} \longrightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu}^{\circ}$

Warto zapamiętać! Siłę elektromotoryczną (SEM) ogniwa obliczamy jako różnicę potencjałów standardowych: SEM = $\text{E}{\text{K}}^{\circ} - \text{E}{\text{A}}^{\circ}$. Dla ogniwa Daniela: SEM = 0,34V - $-0,76 V$ = 1,1V. Potencjał standardowy dotyczy stężenia 1 mol/dm³.