Skillnad mellan elektrokemisk cell och elektrolytcell

Huvudskillnad - Elektrokemisk cell vs elektrolytisk cell

Elektrokemi innefattar studier av elektronernas rörelse i system där kemiska processer äger rum. Här kan kemiska reaktioner användas för att generera en elektrisk ström eller en elektrisk ström kan användas för att underlätta en icke-spontan kemisk reaktion att uppstå. På båda sätten kommer omvandlingen av elektrisk energi till kemisk energi eller motsatsen till det att inträffa. Systemen där dessa omvandlingar äger rum är kända som celler eller mer exakt elektrokemiska celler. Det finns två typer av elektrokemiska celler kända som voltaceller och elektrolytiska celler. Huvudskillnaden mellan elektrokemisk cell och elektrolytcell är det elektrokemisk cell behöver ingen extern ström för drift medan elektrolytceller behöver extern ström för att fungera.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är elektrokemisk cell
      - Definition, Egenskaper, Hur det fungerar
2. Vad är elektrolytisk cell
      - Definition, Egenskaper, Hur det fungerar
3. Vad är skillnaden mellan elektrokemisk cell och elektrolytcell
      - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelord: Anod, Katod, Elektrokemisk Cell, Elektrolys, Elektrolytisk Cell, Galvanisk Cell, Oxidering, Reduktion, Voltaic Cell

Vad är en elektrokemisk cell

En elektrokemisk cell är ett system som kan producera elektrisk energi genom spontana kemiska reaktioner. De kemiska reaktioner som är involverade i denna process kallas redoxreaktioner. Redoxreaktioner uppstår genom överföring av elektroner mellan kemiska arter. En redoxreaktion innefattar två halvreaktioner: oxidationsreaktion och reduktionsreaktion. Oxidationsreaktionen frisätter alltid elektroner till systemet medan reduktionsreaktionen tar elektroner från systemet. Därför uppträder de två halvreaktionerna samtidigt.

Elektrokemiska celler finns i två typer, som voltaiska (galvaniska) celler och elektrolytiska celler. En elektrokemisk cell består av två halvceller. Halvreaktionerna förekommer i två halvceller. De kemiska reaktionerna som äger rum i den cellen orsakar uppbyggnaden av en potentiell skillnad mellan två halvceller.

En halvcell ska bestå av en elektrod och en elektrolyt. Därför består en komplett elektrokemisk cell av två elektroder och två elektrolyter; ibland kan de två halva cellerna använda samma elektrolyt. Om det finns två olika elektrolyter som används, bör en saltbrygga användas för att hålla kontakten mellan elektrolyterna. Det görs genom att göra en passage för att överföra joner genom saltbron. Elektronerna strömmar från en halv cell till den andra via en extern krets. De två elektroderna kallas anod och katod.

Oxiderings- och reduktionsreaktionerna förekommer separat i två elektroder. Oxidationsreaktionen sker i anoden, medan reduktionsreaktionen sker i katoden. Därför produceras elektroner i anoden och de flyttar från anod till katod genom den externa kretsen. Saltbryggan hjälper till att hålla systemneutralen (elektriskt) genom att överföra joner genom den för att balansera de elektriska laddningarna.

Låt oss överväga följande elektrokemiska cell.

Figur 1: Elektrokemisk cell

Här är anoden Zn (Zink) -elektroden och katoden är Cu (koppar) -elektroden. Oxidationsreaktionen sker i Zn-elektroden. Där oxideras den metalliska Zn till Zn⁺² joner. De frigjorda elektronerna passerar genom den yttre ledningen. Producerad Zn⁺² joner frigörs i lösningen. Därför löses Zn-elektroden med tiden. Reduktionsreaktionen sker nära katoden. Katoden är en Cu-elektrod. Där tas de elektroner som kommer från den externa kretsen av Cu²⁺ joner i lösningen och reduceras till Cu-metall. Därför ökas Cu-elektrodens massa med tiden. Elektronflödet genom den yttre ledningen kan mätas som den elektriska strömmen som produceras från redoxreaktionen. Detta är den typiska strukturen hos en elektrokemisk cell.

reaktioner

• Reaktion i anoden (oxidation)

Zn_(S)         → Zn⁺²_(Aq)     +      2e

• Reaktion i katoden (reduktion)

Cu⁺²_(Aq)      +     2e → Cu_(S)

Vad är en elektrolytisk cell

En elektrolytisk cell är en typ av elektrokemisk cell, i vilken elektrisk energi kan användas för att orsaka en kemisk reaktion att inträffa. Med andra ord bör elenergin levereras från en yttre källa. Då kan en icke-spontan reaktion initieras. Elektrolytiska celler används mest för elektrolys av föreningar.

En elektrolytisk cell består också av fasta metaller som elektroder. Det finns två elektroder anslutna till en extern krets. En elektrod fungerar som anoden medan den andra fungerar som katoden. Oxidationsreaktionen kommer att inträffa i anoden och reduktionsreaktionen kommer att inträffa i katoden.

Den yttre elektriska energiförsörjningen (från batteriet anslutet till de två elektroderna) ger ett elektronflöde genom katoden. Dessa elektroner matar sedan in i elektrolytlösningen. Därefter samlas katjonerna i lösningen runt katoden och erhåller elektroner som kommer genom katoden. Därför reduceras dessa katjoner vid katoden. Elektronerna i katoden avstötar anjoner i lösningen. Dessa anjoner migrerar mot anoden. Där släpper dessa anjoner elektroner och blir oxiderade. Därför har anoden en positiv laddning och katoden har en negativ laddning.

Låt oss överväga följande exempel.

Figur 2: Elektrolysen av kopperkloridlösning

I ovannämnda elektrolytcell tillhandahåller batteriet elektroner till katoden och Cu⁺² ioner samlas runt katoden för att ta elektronerna från katoden. Då Cu⁺² joner reduceras till Cu-metall och deponeras på katoden. Då Cl^- joner migrerar mot anoden och släpper ut det överskott av elektron som de har. Där, oxidationen av Cl^- förekommer bildande Cl_{2 (g)}.

reaktioner

• Reaktion i anoden (oxidation)

2cl^-_(Aq)         → Cl_{2 (g)}     +      2e

• Reaktion i katoden (reduktion)

Cu⁺²_(Aq)      +     2e → Cu_(S)

Skillnad mellan elektrokemisk cell och elektrolytcell

Definition

Elektrokemisk cell: En elektrokemisk cell är ett system som kan producera elektrisk energi genom spontana kemiska reaktioner.

Elektrolytcell: En elektrolytisk cell är en typ av elektrokemisk cell där elektrisk energi kan användas för att skapa en kemisk reaktion.

Energikonvertering

Elektrokemisk cell: I elektrokemisk cell omvandlas kemisk energi till elektrisk energi.

Elektrolytcell: I elektrolytcell omvandlas elektrisk energi till kemisk energi.

Extern ström

Elektrokemisk cell: Elektrokemiska celler behöver inte externa elektriska energikällor.

Elektrolytcell: Elektrolytceller behöver externa elektriska energikällor.

Kemiska reaktioner

Elektrokemisk cell: I elektrokemiska celler sker spontana kemiska reaktioner.

Elektrolytcell: I elektrolytiska celler sker icke-kemiska reaktioner.

elektroder

Elektrokemisk cell: I en elektrokemisk cell är anoden negativ och katoden är positiv.

Elektrolytcell: I en elektrolytisk cell är anoden positiv och katoden är negativ.

Elektronrörelse

Elektrokemisk cell: Elektroner passeras från anod till katod i elektrokemiska celler.

Elektrolytcell: Elektroner passerar från batteriet till katoden och sedan matar elektronerna anoden genom elektrolytlösningen i elektrolytiska celler.

Slutsats

En elektrolytisk cell är en typ av elektrokemisk cell. Därför består den elektrolytiska cellen av alla komponenter som en typisk elektrokemisk cell har. Både elektrokemiska celler och elektrolytiska celler involverar cirkulationen av elektroner genom systemet. I elektrokemiska celler sker dock spontana kemiska reaktioner, medan icke-kemiska reaktioner äger rum i elektrolytiska celler. Detta är skillnaden mellan elektrokemisk cell och elektrolytisk cell.

referenser:

1. "Elektrokemisk cell". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 24 juli 2017. Web. Tillgänglig här. 26 juli 2017. 
2. "Elektrolytiska celler." Kemi LibreTexts. Libretexts, 21 juli 2016. Web. Tillgänglig här. 26 juli 2017. 

Image Courtesy:

1. "Elektrokemisk cell" av Siyavula Education (CC BY 2.0) via Flickr