Daniellin parin toimintaperiaate

Voisitteko selittää Daniellin parin toimintaperiaatteen hyvin tarkkaan? Miten reaktio käynnistyy ja miten se etenee?

Englantilainen kemisti ja fyysikko John Frederic Daniell tutki sähkökemiallisia reaktioita ja kehitti 1820-luvulla sinkki-kupariparin, jota kutsutaan Daniellin pariksi.

Sähkökemialliset reaktiot ovat hapetus-pelkistysreaktioita. Kyseisen sähkökemiallisen parin reaktiossa kupari-ioni hapettaa metallisen sinkin pelkistyen itse metalliseksi kupariksi. Hapettumisessa vapautuneet elektronit luovat sähkövirran. Elektronit kulkeutuvat sinkkielektrodilta kuparielektrodille, jossa kupari-ionien pelkistyminen tapahtuu. Elektrodi voi olla metallilevy tai sauva.

Puolireaktioina paria voidaan kuvata seuraavasti:

pelkistyminen: Cu2+ + 2 e → Cu

hapettuminen: Zn → Zn2+ + 2 e

kokonaisreaktio: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Danielin parissa on käytännössä siis kaksi metallielektrodia, sinkkinen ja kuparinen. Kun Daniellin paria aletaan rakentaa, ne kytketään toisiinsa sähköä johtavalla johtimella. Johtimen väliin voidaan asettaa esimerkiksi jännitemittari mittaamaan jännitettä.

Molemmat elektrodit upotetaan eri astioissa oleviin omiin liuoksiinsa. Kuparielektrodin liuoksena on esimerkiksi kuparisulfaattiliuos ja sinkkielektrodin liuoksena sinkkisulfaattiliuos. Jotta sähköpiiri olisi täydellinen, liuokset yhdistetään suolasillalla. Suolasillan tehtävä on on tasapainottaa liuosten kokonaisvarausta. (Aluksi suolasillasta kulkeutuu kalium- ja kloridi-ioneita molemmille puolille tasaamaan varauseroa. Kun kyseiset ionit alkavat loppua sillasta, elektrolyyttiliuosten ionit alkavat liikkua. Kalium- ja kloridi-ionit kuuluvat siis ensimmäisiin Daniellin parin toiminnan hetkiin.)

Sähkökemiallinen reaktio alkaa heti, kun virtapiiri on yhdistetty täydelliseksi.

 


Jaa:Facebooktwitterpinterestlinkedinmail