Rodzaje ogniw galwanicznych i zjawisko korozji

Ogniwa galwaniczne dzielimy na dwa główne rodzaje:

1. Nieodwracalne - reakcje zachodzą tylko w jednym kierunku, np. baterie
2. Odwracalne - reakcje mogą zachodzić w obu kierunkach, np. akumulatory

Example: Baterie są przykładem ogniw nieodwracalnych, które po wykorzystaniu nie mogą być ponownie naładowane.

Korozja elektrochemiczna to proces niszczenia metali w wilgotnym środowisku. Powstaje w wyniku tworzenia się mikroogniw galwanicznych na powierzchni metalu.

Definition: Utylizacja to proces ponownego wykorzystania elektrośmieci po usunięciu szkodliwych substancji.

Czynniki przyspieszające korozję elektrochemiczną:

• Podwyższona temperatura
• Obecność tlenków kwasowych w powietrzu (CO₂, SO₂, NO₂)
• Wilgotność
• Obecność kwasów i soli
• Kontakt z mniej aktywnym chemicznie metalem

Example: Reakcja korozji żelaza: 2Fe + 2H₂O + O₂ → 2Fe(OH)₂

Korozja i metody ochrony przed nią

Korozja to proces niszczenia materiałów pod wpływem czynników środowiskowych. Szczególnie podatne są metale i ich stopy.

Rodzaje korozji:

1. Chemiczna - w środowisku suchym
2. Elektrochemiczna - w środowisku mokrym

Highlight: Korozja wyrobów stalowych i żeliwnych nazywana jest rdzewieniem.

Metody ochrony przed korozją:

a) Chemiczne:

• Farby antykorozyjne
• Warstwy sztucznego tworzywa
• Pasywacja (pokrywanie warstwą nierozpuszczalnego tlenku)
• Metaliczne powłoki ochronne

b) Elektrochemiczne:

• Ochrona katodowa (podłączenie stałego źródła energii o ujemnych ładunkach)
• Stosowanie protektorów (metali bardziej aktywnych chemicznie niż chroniony metal)

Example: Reakcja pasywacji glinu: 2Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Vocabulary: Bilansowanie reakcji redoks to proces wyrównywania liczby elektronów oddawanych i przyjmowanych w reakcji utleniania-redukcji.

Budowa i zasada działania ogniwa galwanicznego

Ogniwo galwaniczne to urządzenie zbudowane z dwóch różnych półogniw połączonych kluczem elektrolitycznym. Umożliwia ono przepływ anionów między półogniwami, w których zachodzą reakcje redoks, generując prąd elektryczny.

Definicja: Ogniwo Daniella to przykład ogniwa galwanicznego zbudowanego z półogniwa cynkowego i miedzianego.

Kluczowe elementy budowy ogniwa:

• Anoda - elektroda ujemna, gdzie zachodzi utlenianie
• Katoda - elektroda dodatnia, gdzie zachodzi redukcja
• Klucz elektrolityczny - umożliwia przepływ jonów

Highlight: O tym, która elektroda jest anodą, a która katodą, decyduje położenie metali w szeregu elektrochemicznym.

Zasada działania opiera się na różnicy potencjałów standardowych elektrod. Metal o niższym potencjale (bardziej aktywny chemicznie) staje się anodą i ulega utlenianiu, oddając elektrony. Metal o wyższym potencjale staje się katodą i przyjmuje elektrony, ulegając redukcji.

Vocabulary: Siła elektromotoryczna (SEM) ogniwa to różnica potencjałów standardowych elektrod w niepracującym ogniwie. Zawsze przyjmuje wartość dodatnią.