Дополнительные замечания об элементе

Даниэля-Якоби

Сделаем несколько поясняющих замечаний о работе элемента Даниэля—
Якоби (см. рис. 14.2).

1. Изменение электродов. Представим, что в этом элементе замкнулась внешняя цепь и начались полуреакции (14.5, а-б).

а) В ходе первой из них происходит распад атомов Zn (находящихся в соответствующей пластинке) на электроны, поступающие во внешнюю цепь, и ионыZn²⁺, диффундирующие в раствор.

Следовательно, со временем происходит постепенное растворение цинковой
пластинки.

б) В ходе второй полуреакции совершается обратное: ионы Cu²⁺ из раствораCuSO₄ получают электроны (перетекающие на медную пластинку из внешней цепи), и, теряя растворимость, откладываются на электроде.

Таким образом, медная пластинка со временем утолщается.

2. Солевой мостик.

а) Для того, чтобы эти процессы стали хоть сколько-нибудь заметными, необходимо соединить жидкие среды полуэлементов «солевым мостиком». Обычно это U-образная трубка, заполненная насыщенным раствором KCl.

б) Дело в том, что, как следует из предыдущего, при работе элемента в растворе левого полуэлемента создается избыток катионов (Zn²⁺), а в растворе правого полуэлемента — дефицит катионов (Cu²⁺), т.е. избыток анионов ( ). Это приводит к образованию такой разности потенциалов (ΔΨ_диф), которая препятствует прямой реакции (14.4) и, всё возрастая по величине, довольно быстро её останавливает.

в) Благодаря же «солевому мостику» в каждом растворе постоянно поддерживается состояние, близкое к электронейтральному: под действием даже очень небольшой ΔΨ_диф ионы K⁺ быстро диффундируют к правому полуэлементу, а ионы Cl^- — к левому. Поэтому ΔΨ_диф далее не возрастает и существенно не влияет на генерируемое значение разности потенциалов (ΔΨ).

г) Выбор в качестве раствора именно КCl обусловлен тем, что ионы K⁺ и Cl^-
|обладают наибольшей подвижностью среди всех ионов (за исключением ионов H⁺ и OH^-; см. п. 13.7).

д) «Солевой мостик» необходим при работе не только элемента Даниэля-
Якоби, а и очень многих других элементов.

Еще несколько общих замечаний