原电池和电解池 / 化学虚拟现实课堂
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能导电的物质称为导电体(electrical conductor),简称导体。导体大致上可以分为两类,第一类导体是电子导体,例如金属、石墨及某些金属的化合物,依靠自由电子的定向运动而导电,导电过程中自身不发生化学变化。
当温度升高时,由于导电物质内部质点的热运动加剧,阻碍自由电子的定向运动,因此电阻增大,导电能力降低。
第二类导体是离子导体,例如电解质溶液或熔融电解质,依靠离子的定向迁移而导电。当温度升高时,由于溶液的粘度降低,在水溶液中离子水化作用减弱等原因,粒子运动速率加快,导电能力增强。
如果将一个外加电源的正负极用导线分别与两个电极相连,然后插入电解质溶液中,就构成了电解池。
溶液中的正离子(cation)将向阴极(cathode)迁移,在阴极上发生还原作用;而负离子(anion)将向阳极(anode)迁移,并在阳极上发生氧化作用。
例如,若电解质是CuCl2的浓溶液(设电极是惰性金属,本身不发生反应),则电极反应为:
阳极发生氧化作用
阴极发生还原作用
下图是Daniell(丹聂尔)电池,是一种最简单的原电池。
Zn电极上发生氧化反应,故Zn电极是阳极。Cu电极上自动发生还原反应,故Cu电极是阴极,其反应为:
阳极发生氧化作用
阴极发生还原作用
总之,无论是电解池还是原电池,在讨论单个电极的时候,发生氧化作用的电极均称为阳极,发生还原作用的电极均称为阴极。
Tips:
在物理学中,电子在电场作用发生定向移动而显示电流,规定:以正电荷的运动方向为电流的方向,且电流总是从电势高的正极流向电势低的负极。按照这一规定,在Daniell电池中电子在外电路是从Zn极流向Cu极,而“电流”则会从Cu极流向Zn极,即会称Cu极为正极,Zn极为负极,也就是原电池中两个电极会被称为正、负极的原因。
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