Химия - Элемент Лекланше

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Элемент Лекланше
2. Устройство



Элемент Лекланше - гальванический элемент, изобретённый Ж. Лекланше в 1865 г. Является самым известным первичным элементом, который сегодня широко используется в переносных устройствах. Изначально в качестве электролита использовался водный раствор хлорида аммония. В дальнейшем электролит стали загущать с помощью крахмалистых веществ — это позволяло сделать более практичные элементы питания, называемые сухими, в которых сведена к минимуму возможность вытекания электролита.

Принцип действия

Процессы, происходящие в сухом элементе

При потреблении тока электроны поступают через внешнюю электрическую цепь с цинкового электрода на угольный стержень. Происходят следующие реакции:

Анод: Zn → Zn + 2e

На угольном стержне электроны расходуются на восстановление H3O-ионов:

Катод: 2H3O + 2e → H2 + 2H2O

Ионы H3O образуются в результате частичного протолиза NH4-ионов электролита:

NH4 + H2O ↔ H3O + NH3

При восстановлении H3O-ионов образуется водород, который не может удалиться и образует вокруг угольного стержня прослойку газа. Ток медленно затухает. Чтобы избежать образования водорода, угольный электрод окружают слоем диоксида марганца . В присутствии диоксида марганца H3O-ионы восстанавливаются с образованием воды:

2MnO2 + 2H3O + 2e → 2MnO + 2H2O

Таким способом избегают поляризации электрода, а диоксид марганца называют деполяризатором. Электролит NH4Cl диссоциирует и частично протолизируется. В общем:

2NH4Cl + 2H2O ↔ 2NH3 + 2H3O + 2Cl

Образующиеся на катоде ионы Zn поступают в раствор и образуют труднорастворимую соль:

Zn + 2NH3 + 2Cl →Cl2

В общем:

Анод: Zn — 2e → Zn
Катод: 2MnO2 + 2H3O + 2e → 2MnO + 2H2O
Раствор электролита: Zn + 2NH4 + 2Cl + 2H2O ↔Cl2 + 2H3O


Общая реакция: Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl → 2MnO +Cl2 Во время разрядки цинковый стакан растворяется. Во избежание вытекания электролита или продуктов реакции цинковый стакан имеет запас по толщине или окружён железной защитной оболочкой.



Просмотров: 2089


<<< Щелочной элемент
Элемент питания Oxyride >>>