La cel·la galvànica és una cel·la electroquímica que obté un corrent elèctric a partir d'energia química. Aquest dispositiu consisteix en dos metalls diferents connectats per mitjà d'un pont salí o un disc porós situat entre cada mitja cel·la. Rep el seu nom en honor a Luigi Galvani.
La cel·la galvànica o pila voltaica (anomenada en honor a Alessandro Volta) és similar a la cel·la galvànica. Els descobriments de Luigi Galvani i Alessandro Volta van preparar el camí a les bateries elèctriques.
La pila voltaica, la primera pila elèctrica que pot proporcionar un potencial elèctric en un circuit, obté l'energia elèctrica a partir d'una reacció química.
Com funciona una cel·la galvànica?
Una cel·la galvànica consta de dos elèctrodes submergits en un tanc que conté un electròlit. En general, l'electròlit consta de dues solucions d'electròlits que poden intercanviar ions a través d'un pont de sal o un envà porós.
El metall d'una cel·la galvànica es dissol en l'electròlit a dues velocitats diferents. Els metalls es converteixen ions positius en dissoldre i els electrons queden a la part no dissolta.
Com a resultat, el metall submergit en la dissolució de l'electròlit adquireix una càrrega negativa neta a el temps que l'electròlit es carrega de forma positiva. Si hi ha una connexió elèctrica, els electrons flueixen generant un corrent elèctric.
Què és l'ànode i el càtode?
L'ànode és el metall més actiu, per exemple zinc metàl·lic. El càtode és el metall més inactiu, per exemple, el coure metàl·lic.
A el mateix temps, un corrent elèctric igual però d'ions positius apareix en l'electròlit. Els ions ànode són transferits a l'electròlit. Els ions dissolts també són transferits a l'càtode que és el metall menys actiu.
D'aquesta manera l'ànode es consumeix o corroeix. Quan el material de l'ànode ha estat totalment consumit el corrent elèctric s'atura.
El metall pot ser considerat com el combustible que proporciona l'energia a el dispositiu.
Un procés similar és utilitzar l'electròlisi. El corrent elèctric en l'electròlit és igual al corrent de circuit extern. És a dir, el circuit elèctric complet està format tant per camí extern dels electrons, com per la part de l'electròlit, que recorren els ions positius.
Hi ha un flux d'electrons des de l'ànode, els ions oxidats, cap al càtode, els àtoms reduïts (que capten electrons). Aquest flux produït per una reacció d'oxidació-reducció (redox) és el que constitueix el corrent elèctric que produeix la pila galvànica.
Tipus de cel·les galvàniques
De tipus de cel·les galvàniques distingim tres:
Cel·la de concentració
Una pila de concentració és una pila primària (no recarregable) que utilitza dos semiceldas galvàniques amb la mateixa espècie química però amb concentracions diferents.
Per exemple, una pila d'aquest tipus pot estar formada per dos elèctrodes de coure submergits en dues solucions que contenen sulfat de coure (CuSO 4 ). Les dues solucions tenen concentracions diferents i els elèctrodes estan separats per un envà porós o per un pont salí.
La bateria es descarregarà quan la concentració de l'electròlit en les dues mitges cel·les sigui la mateixa.
cel·la electrolítica
Una cel·la electrolítica consta de dos elèctrodes submergits en un tanc que conté un electròlit. Generalment, l'electròlit consta de dues solucions d'electròlits que poden intercanviar ions a través d'un pont de sal o un envà porós.
Es produeix una reacció d'oxidació a l'ànode. D'altra banda, en el càtode es produeix una reacció de reducció. El resultat és que es produeix una reacció redox a la cel·la que aprofita l'energia elèctrica externa perquè es produeixi.
Els signes dels pols estan invertits respecte a una cel·la galvànica. En una cel·la electrolítica l'ànode és el pol positiu, mentre que el càtode és el pol negatiu.
Celda electroquímica
Les piles electroquímiques estan compostes per dos semi-elements, també anomenats semi cèl·lules.
Aquests semi-elements es mantenen separats per una membrana semipermeable o estan continguts en contenidors separats connectats per un pont de sal. A l'connectar els semi-elements, un semi-element allibera electrons mitjançant la reacció d'oxidació. Al seu torn, aquests electrons es transfereixen a l'altre per donar lloc a la reacció de reducció.