Põhiline erinevus elektrokeemilise elemendi ja galvaanilise elemendi vahel seisneb selles, et enamik elektrokeemilisi elemente kalduvad muutma elektrienergiat keemiliseks energiaks, samas kui galvaanilised elemendid muudavad keemilise energia elektrienergiaks.
Oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioonid mängivad elektrokeemias olulist rolli. Oksüdatsiooni-redutseerimise reaktsioonis kanduvad elektronid ühelt reagendilt teisele. Aine, mis elektrone vastu võtab, on redutseerija, samas kui aine, mis elektroni ära annab, on oksüdeeriv aine. Redutseerija vastutab teise reagendi redutseerimise eest, samal ajal kui see ise oksüdeerub; oksüdeeriva aine puhul on see vastupidi. Need reaktsioonid toimuvad kahe poolreaktsioonina, et näidata eraldi oksüdeerumist ja redutseerimist; seega näitab see sisse või välja liikuvate elektronide arvu.
Mis on elektrokeemiline element?
Elektrokeemiline element on redutseeriva ja oksüdeeriva aine kombinatsioon, mis on üksteisest füüsiliselt eraldatud. Tavaliselt teeme selle eraldamise soolasillaga. Kuigi nad on füüsiliselt eraldatud, on mõlemad poolrakud üksteisega keemilises kontaktis. Elektrolüütilised ja galvaanilised elemendid on kahte tüüpi elektrokeemilisi elemente.
Oksüdatsiooni-redutseerimise reaktsioonid toimuvad nii elektrolüütilistes kui galvaanilistes elementides. Seetõttu on elektrokeemilises elemendis kaks elektroodi anoodi ja katoodina. Mõlemad elektroodid ühendatakse väliselt kõrge vastupidavusega voltmeetriga; seetõttu ei liigu seal olev vool elektroodide vahel edasi. Seetõttu aitab see voltmeeter hoida teatud pinget elektroodide vahel, kus toimuvad oksüdatsioonireaktsioonid.
Joonis 01: Elektrokeemiline element
Oksüdatsioonireaktsioon toimub anoodil, redutseerimisreaktsioon aga katoodil. Peame need kastma eraldi elektrolüütide lahustesse. Tavaliselt on need lahused elektroodi tüübiga seotud ioonlahused. Näiteks kastame vaskelektroodid vasksulfaadi lahusesse ja hõbeelektroodid hõbekloriidi lahusesse. Need lahendused on erinevad; järelikult tuleb need eraldada. Kõige tavalisem viis nende eraldamiseks on soolasild. Elektrokeemilises elemendis muundub elemendi potentsiaalne energia elektrivooluks, mida saame kasutada pirni süütamiseks või mõne muu elektritöö tegemiseks.
Mis on galvaaniline element?
Galvaan- või voltakud salvestavad elektrienergiat. Patareid on valmistatud galvaaniliste elementide seeriast, et toota kõrgemat pinget. Galvaaniliste elementide kahe elektroodi reaktsioonid kipuvad kulgema spontaanselt. Kui reaktsioonid toimuvad, toimub elektronide voog anoodilt välise juhi kaudu katoodile.
Joonis 02: Galvaaniline element
Näiteks kui galvaanilises elemendis on kaks elektroodi hõbedast ja vasest, on hõbeelektrood vaskelektroodi suhtes positiivne. Vaskelektrood on anood ja see läbib oksüdatsioonireaktsiooni ja vabastab elektrone. Need elektronid lähevad välise ahela kaudu hõbekatoodile. Seega läbib hõbekatood redutseerimisreaktsiooni. Kahe elektroodi vahel tekib potentsiaalide erinevus, mis võimaldab elektronide voolu. Järgneb ül altoodud galvaanilise elemendi spontaanne rakureaktsioon.
2 Ag+ (aq) + Cu(s) ⇌ 2Ag (s) + Cu2+ (aq)
Mis vahe on elektrokeemilisel ja galvaanilisel elemendil?
Elektrokeemilisi elemente on kahte tüüpi: elektrolüütelemendid ja galvaanilised elemendid. Peamine erinevus elektrokeemilise elemendi ja galvaanilise elemendi vahel on see, et enamik elektrokeemilisi elemente kipuvad muutma elektrienergiat keemiliseks energiaks, samas kui galvaanilised elemendid kalduvad muundama keemilise energia elektrienergiaks. Lisaks on enamikus elektrokeemilistes elementides, näiteks elektrolüütilistes elementides, anood positiivne klemm, katood aga negatiivne klemm; aga galvaanilises elemendis on anood negatiivne klemm ja katood positiivne klemm.
Lisaks on elektrokeemiliste elementide ja galvaaniliste elementide erinevus veel selles, et elektrokeemilistes elementides, näiteks elektrolüütilistes elementides, toimuvad mittespontaansed keemilised reaktsioonid, kuid galvaanilistes elementides toimuvad spontaansed keemilised reaktsioonid.
Kokkuvõte – elektrokeemiline vs ja galvaaniline element
Elektrokeemilisi elemente on kahte tüüpi: elektrolüütelemendid ja galvaanilised elemendid. Peamine erinevus elektrokeemilise elemendi ja galvaanilise elemendi vahel on see, et enamik elektrokeemilisi elemente kalduvad muutma elektrienergiat keemiliseks energiaks, samas kui galvaanilised elemendid muudavad keemilise energia elektrienergiaks.
