Verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel

Inhoudsopgave:

Belangrijkste verschil - Elektrochemische cel versus elektrolytische cel
Wat is een elektrochemische cel?
Wat is een elektrolytische cel?
Verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel

Belangrijkste verschil - Elektrochemische cel versus elektrolytische cel

Elektrochemie omvat de studie van de beweging van elektronen in systemen waar chemische processen plaatsvinden. Hier kunnen chemische reacties worden gebruikt om een elektrische stroom te genereren of een elektrische stroom kan worden gebruikt om een niet-spontane chemische reactie te laten plaatsvinden. Op beide manieren zal de omzetting van elektrische energie in chemische energie of het tegenovergestelde daarvan plaatsvinden. De systemen waarin deze omzettingen plaatsvinden, staan bekend als cellen of, beter gezegd, elektrochemische cellen. Er zijn twee soorten elektrochemische cellen die bekend staan als voltaïsche cellen en elektrolytische cellen. Het belangrijkste verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel is dat: elektrochemische cel heeft geen externe stroom nodig voor gebruik; terwijl elektrolytische cellen hebben externe stroom nodig om te werken.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat is een elektrochemische cel? - Definitie, eigenschappen, hoe het werkt 2. Wat is elektrolytische cel? - Definitie, eigenschappen, hoe het werkt 3. Wat is het verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: anode, kathode, elektrochemische cel, elektrolyse, elektrolytische cel, galvanische cel, oxidatie, reductie, voltaïsche cel

Wat is een elektrochemische cel?

Een elektrochemische cel is een systeem dat elektrische energie kan produceren door spontane chemische reacties. De chemische reacties die bij dit proces betrokken zijn, worden redoxreacties genoemd. Redoxreacties vinden plaats door overdracht van elektronen tussen chemische soorten. Een redoxreactie omvat twee halfreacties: oxidatiereactie en reductiereactie. De oxidatiereactie geeft altijd elektronen vrij aan het systeem, terwijl de reductiereactie elektronen uit het systeem haalt. Daarom vinden de twee halfreacties gelijktijdig plaats.

Elektrochemische cellen zijn te vinden in twee soorten, als voltaïsche (galvanische) cellen en elektrolytische cellen. Een elektrochemische cel bestaat uit twee halve cellen. De halfreacties vinden plaats in twee halve cellen. De chemische reacties die in die cel plaatsvinden, veroorzaken de opbouw van een potentiaalverschil tussen twee halve cellen.

Een halve cel moet bestaan uit een elektrode en een elektrolyt. Daarom is een complete elektrochemische cel samengesteld uit twee elektroden en twee elektrolyten; soms gebruiken de twee halve cellen dezelfde elektrolyt. Als er twee verschillende elektrolyten worden gebruikt, moet een zoutbrug worden gebruikt om het contact tussen de elektrolyten te behouden. Het wordt gedaan door een doorgang te maken om ionen door de zoutbrug over te dragen. De elektronen stromen van de ene halve cel naar de andere via een extern circuit. De twee elektroden worden anode en kathode genoemd.

De oxidatie- en reductiereacties vinden plaats in twee elektroden afzonderlijk. De oxidatiereactie vindt plaats in de anode, terwijl de reductiereactie plaatsvindt in de kathode. Daarom worden elektronen geproduceerd in de anode en gaan ze van anode naar kathode door het externe circuit. De zoutbrug helpt het systeem neutraal (elektrisch) te houden door er ionen doorheen te geleiden om de elektrische ladingen in evenwicht te brengen.

Laten we eens kijken naar de volgende elektrochemische cel.

Figuur 1: Elektrochemische cel

Hier is de anode de Zn (zink) elektrode en de kathode is de Cu (koper) elektrode. De oxidatiereactie vindt plaats in de Zn-elektrode. Daar wordt het metallische Zn geoxideerd tot Zn⁺² ionen. De vrijgekomen elektronen worden door de externe draad geleid. geproduceerd Zn⁺² ionen komen vrij in de oplossing. Daarom zal de Zn-elektrode met de tijd oplossen. De reductiereactie vindt plaats nabij de kathode. De kathode is een Cu-elektrode. Daar worden de elektronen die uit het externe circuit komen, door de Cu²⁺ ionen in de oplossing en worden gereduceerd tot Cu-metaal. Daarom zal de massa van de Cu-elektrode met de tijd toenemen. De elektronenstroom door de externe draad kan worden gemeten als de elektrische stroom die wordt geproduceerd door de redoxreactie. Dit is de typische structuur van een elektrochemische cel.

reacties

Zn_(s) → Zn⁺²_(aq) + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

Wat is een elektrolytische cel?

Een elektrolytische cel is een type elektrochemische cel waarin elektrische energie kan worden gebruikt om een chemische reactie te veroorzaken. Met andere woorden, de elektrische energie moet worden geleverd door een externe bron. Dan kan een niet-spontane reactie worden gestart. Elektrolytische cellen worden het meest gebruikt voor de elektrolyse van verbindingen.

Een elektrolytische cel is ook samengesteld uit vaste metalen als elektroden. Er zijn twee elektroden aangesloten op een extern circuit. De ene elektrode fungeert als de anode, terwijl de andere als de kathode fungeert. De oxidatiereactie zal plaatsvinden in de anode en de reductiereactie zal plaatsvinden in de kathode.

De externe elektrische energievoorziening (van de batterij aangesloten op de twee elektroden) zorgt voor een elektronenstroom door de kathode. Deze elektronen komen dan in de elektrolytische oplossing. Vervolgens verzamelen de kationen in de oplossing zich rond de kathode en verkrijgen elektronen die door de kathode komen. Daarom worden deze kationen aan de kathode gereduceerd. De elektronen in de kathode stoten anionen in de oplossing af. Deze anionen migreren naar de anode. Daar geven deze anionen elektronen af en worden ze geoxideerd. Daarom heeft de anode een positieve lading en de kathode een negatieve lading.

Laten we het volgende voorbeeld bekijken.

Figuur 2: De elektrolyse van koperchlorideoplossing

In de bovenstaande elektrolytische cel levert de batterij elektronen aan de kathode en Cu⁺² ionen verzamelen zich rond de kathode om de elektronen van de kathode te halen. dan de Cu⁺² ionen worden gereduceerd tot Cu-metaal en worden afgezet op de kathode. dan Cl^– ionen migreren naar de anode en laten het overtollige elektron vrij dat ze hebben. Daar de oxidatie van Cl^– treedt op bij de vorming van Cl_2(g).

reacties

2Cl^–_(aq) → Cl_2(g) + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

Verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel

Definitie

Elektrochemische cel: Een elektrochemische cel is een systeem dat elektrische energie kan produceren door spontane chemische reacties.

Elektrolytische cel: Een elektrolytische cel is een type elektrochemische cel waar elektrische energie kan worden gebruikt om een chemische reactie te creëren.

Energieconversie

Elektrochemische cel: In een elektrochemische cel wordt chemische energie omgezet in elektrische energie.

Elektrolytische cel: In een elektrolytische cel wordt elektrische energie omgezet in chemische energie.

Externe stroom

Elektrochemische cel: Elektrochemische cellen hebben geen externe elektrische energiebronnen nodig.

Elektrolytische cel: Elektrolytische cellen hebben externe elektrische energiebronnen nodig.

Chemische reacties

Elektrochemische cel: In elektrochemische cellen vinden spontane chemische reacties plaats.

Elektrolytische cel: In elektrolytische cellen vinden niet-spontane chemische reacties plaats.

Elektroden

Elektrochemische cel: In een elektrochemische cel is de anode negatief en de kathode positief.

Elektrolytische cel: In een elektrolytische cel is de anode positief en de kathode negatief.

Elektronenbeweging

Elektrochemische cel: In elektrochemische cellen worden elektronen van anode naar kathode geleid.

Elektrolytische cel: Elektronen worden van de batterij naar de kathode geleid en vervolgens komen de elektronen de anode binnen via de elektrolytische oplossing in elektrolytische cellen.

Conclusie

Een elektrolytische cel is een type elektrochemische cel. Daarom is de elektrolytische cel samengesteld uit alle componenten die een typische elektrochemische cel heeft. Zowel elektrochemische cellen als elektrolytische cellen hebben betrekking op de circulatie van elektronen door het systeem. In elektrochemische cellen vinden echter spontane chemische reacties plaats, terwijl niet-spontane chemische reacties plaatsvinden in elektrolytische cellen. Dit is het verschil tussen elektrochemische cel en elektrolytische cel.

Referenties:

1.” Elektrochemische cel.” Wikipedia. Wikimedia Foundation, 24 juli 2017. Web. Beschikbaar Hier. 26 juli 2017. 2. "Elektrolytische cellen." Chemie LibreTexts. Libretexts, 21 juli 2016. Web. Beschikbaar Hier. 26 juli 2017.