A galvánelem az elektrolízis fordítottja: itt a kémiai reakció termel áramot. Az érettségin jellemzően a cellajelölés értelmezését, az elektródfolyamatokat és az elektromotoros erő kiszámítását kérik.
Mit kell tudni erről a témakörről az emelt szintű érettségin?
- A galvánelemben önként végbemenő redoxireakció energiája alakul elektromos energiává.
- Az anód a negatív pólus, itt oxidáció történik; a katód a pozitív pólus, itt redukció.
- Az elektronok külső vezetőn át az anódtól a katód felé áramlanak.
- Az elektromotoros erő: EMF = E(katód) − E(anód), a standardpotenciálokból számolva.
- A negatívabb standardpotenciálú fém oxidálódik, azaz az lesz az anód.
- A sóhíd biztosítja az elektromos semlegességet az ionok vándorlásával.
- Redoxiegyenlet rendezése: az oxidációs számok változása alapján, elektronmérleggel.
Kidolgozott mintafeladat
Mekkora a Daniell-elem elektromotoros ereje? E°(Zn²⁺/Zn) = −0,76 V, E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V.
Megoldás
- 1A negatívabb potenciálú fém oxidálódik, tehát a cink lesz az anód.
- 2Anódfolyamat: Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻.
- 3A pozitívabb potenciálú réz redukálódik, tehát a réz a katód.
- 4Katódfolyamat: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu.
- 5EMF = E(katód) − E(anód) = 0,34 − (−0,76) = 0,34 + 0,76 = 1,10 V.
A Daniell-elem elektromotoros ereje 1,10 V.
Tipikus hibák, amiket érdemes elkerülni
- Az EMF számításánál felcserélik a katódot és az anódot, és negatív értéket kapnak.
- A standardpotenciált megszorozzák az elektronszámmal — pedig a potenciál intenzív mennyiség, nem szorozódik.
- Galvánelemnél az anódot pozitívnak veszik (az elektrolízis logikáját alkalmazva).
Nézd meg a teljes videóleckét ebből a témakörből
Czirók Ede kb. 40 perces videójában lépésről lépésre, több kidolgozott feladaton keresztül vezeti végig a témakört. Regisztráció után egy perces előnézetet ingyen megnézhetsz.
Gyakori kérdések
Melyik fém oxidálódik a galvánelemben?
Az, amelyiknek negatívabb a standard elektródpotenciálja — vagyis a kevésbé nemes fém. Ez lesz az anód, itt történik az oxidáció, és ez a negatív pólus. A pozitívabb potenciálú fém ionja redukálódik a katódon. A Daniell-elemben ezért a cink oldódik és a réz válik le.
Mi a sóhíd szerepe?
Fenntartja az elektromos semlegességet a két féllcellában. Az anódtérben a fémionok képződése miatt pozitív töltéstöbblet, a katódtérben pedig hiány alakulna ki, ami leállítaná a folyamatot. A sóhíd ionjai átvándorolva kiegyenlítik ezt, így az áram folyamatosan fenntartható.