Põhierinevus galvaanilise elemendi ja kontsentreerimiselemendi vahel on see, et galvaanilisel elemendil võivad olla või mitte olla kaks sama koostisega poolelementi, samas kui kontsentratsioonielemendil on kaks sama koostisega poolelementi.
Nii galvaaniline element kui ka kontsentreerimiselement on elektrokeemilised elemendid. Elektrokeemiline element on seade, mis suudab toota elektrit keemilise reaktsiooni abil või panna keemilise reaktsiooni toimuma elektrit kasutades.
Mis on galvaaniline element?
Galaanielement on teatud tüüpi elektrokeemiline element, mis kasutab elektrienergia tootmiseks spontaanseid redoksreaktsioone. Selle raku sünonüüm on voltaic cell. Rakk sisaldab kahte poolrakku, mis võivad olla kas sama koostisega või erineva koostisega. Iga poolrakk sisaldab elektroodi ja elektrolüüti. Elektrood tuleb sukeldada elektrolüütilise lahusega. Mõnikord on need elektrolüüdid täiesti eraldiseisvad, kuid mõnikord eraldab neid ainult poorne barjäär. Kui elektrolüüdid on täielikult eraldatud, peame kasutama soolasilda, et säilitada ioonide liikumine kahe elektrolüüdi vahel.
Joonis 01: Lihtne galvaaniline element
Selle elemendi ettevalmistamisel peame arvestama, kas elektroodid ja elektrolüüdid on spontaansed või mitte. Teoreetiliselt leiame selle, arvutades iga poolelemendi elektroodipotentsiaalid. Kuid pool rakku peaks näitama oksüdatsiooni, samas kui teine pool rakku peaks näitama redutseerimisreaktsiooni. Oksüdatsioon toimub anoodil, redutseerimine aga katoodil. Kuna galvaaniline (voltailine) element kasutab elektri tootmiseks spontaanse redoksreaktsiooni käigus vabanevat energiat, on galvaanilised elemendid olulised elektrienergia allikana. Nad toodavad alalisvoolu.
Mis on kontsentratsioonirakk?
Kontsentratsioonielement on galvaanilise elemendi tüüp, milles elemendi kaks poolelementi on koostiselt sarnased. Seetõttu ütleme, et kaks poolrakku on samaväärsed. Need erinevad ainult kontsentratsiooni poolest. Selle elemendi tekitatav pinge on väga väike, kuna see element kipub saavutama tasakaaluoleku. Tasakaal saabub siis, kui kahe poolraku kontsentratsioonid muutuvad võrdseks.
Kontsentratsioonielement toodab elektrit süsteemi termodünaamilise vabaenergia vähendamise kaudu. Kuna poolrakkude koostis on sarnane, toimub sama reaktsioon, kuid vastupidises suunas. See protsess suurendab madalama kontsentratsiooniga raku kontsentratsiooni ja vähendab kõrgema kontsentratsiooniga raku kontsentratsiooni. Elektrivoolu käigus tekib soojusenergia. Rakk neelab selle energia soojusena. Kontsentratsioonirakke on kahte tüüpi:
- Elektrolüütide kontsentratsioonielement – elektroodid koosnevad samast ainest ja poolelemendid sisaldavad erineva kontsentratsiooniga sama elektrolüüti
- Elektroodi kontsentratsioonielement – kaks erineva kontsentratsiooniga elektroodi (samast ainest) on kastetud samasse elektrolüüti
Mis vahe on galvaanilisel elemendil ja kontsentratsioonielemendil?
Galaanielement on teatud tüüpi elektrokeemiline element, mis kasutab elektrienergia tootmiseks spontaanseid redoksreaktsioone. Kontsentratsioonielement seevastu on teatud tüüpi galvaaniline element, milles raku kaks poolrakku on koostiselt sarnased. Seetõttu on peamiseks erinevuseks galvaanilise elemendi ja kontsentreerimiselemendi vahel see, et galvaanilisel elemendil võivad olla või mitte olla kaks sama koostisega poolelementi, samas kui kontsentreerimiselemendil on kaks sama koostisega poolelementi.
Lisaks võivad galvaanilise elemendi elektroodid olla valmistatud kas samast ainest või erinevatest ainetest, samas kui kontsentratsioonielemendi elektroodid on valmistatud samast ainest kas sama kontsentratsiooniga või erinevate kontsentratsioonidega. Lisaks neile on galvaanilistel elementidel sama elektrolüüt või erinevad elektrolüüdid kahes poolelemendis, samas kui kontsentratsioonielementidel on sama elektrolüüt kas sama kontsentratsiooniga või erinevate kontsentratsioonidega.
Allpool olev infograafik võtab kokku erinevuse galvaanilise elemendi ja kontsentratsioonielemendi vahel.
Kokkuvõte – galvaaniline element vs kontsentratsioonielement
Galaanielement on teatud tüüpi elektrokeemiline element, mis kasutab elektrienergia tootmiseks spontaanseid redoksreaktsioone. Kontsentratsioonielement on galvaanilise elemendi tüüp, milles elemendi kaks pooltakku on koostiselt sarnased. Seetõttu on peamiseks erinevuseks galvaanilise elemendi ja kontsentreerimiselemendi vahel see, et galvaanilisel elemendil võivad olla või mitte olla kaks sama koostisega poolelementi, samas kui kontsentreerimiselemendil on kaks sama koostisega poolelementi.
