- ảnh hưởng của pH đến sự thuỷ phân của muố
6.1.1. Pin Ganvani và nguyên tắc hoạt động của pin
Pin là thiết bị cho phép chuyển hoá năng lượng hóa học thành năng lượng điện.
Xét phản ứng: 2e Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
Phản ứng này có thể dễ dàng quan sát trực tiếp bằng mắt:
Nhúng một thanh kẽm (Zn) vào dung dịch CuSO4, sau một thời gian ngắn ta thấy ngay có sự hình thành một lớp đồng phủ trên thanh kẽm.Trong trường hợp này electron chuyển trực tiếp từ Zn sang ion Cu2+
Như ta đã biết phản ứng trên là phản ứng tổng hợp của 2 nửa phản ứng:
Zn Zn2+ + 2e- (sự oxi hoá kẽm) Cu2+ + 2e- Cu (sự khử đồng)
Bằng cách nào đó, nếu ta thực hiện sự oxi hoá kẽm ở một nơi và sự khử đồng ở một nơi khác và cho electron chuyển từ Zn sang Cu2+ qua một dây dẫn, n-ghĩa là cho electron chuyển động theo một dịng nhất định thì năng lượng của phản ứng hoá học sẽ được chuyển hoá thành điện năng. Đó là các q trình xảy ra trong các pin. Các pin hoạt theo nguyên tắc trên được gọi là pin Ganvani.
Trong thí nghiệm trên, người ta nối một thanh kẽm, nhúng trong dung dịch ZnSO4 với một thanh đồng nhúng trong dung dịch CuSO4 bằng một dây dẫn kim loại.
Hai dung dịch được phân cách nhau bằng một màng ngăn xốp. Màng xốp này có tác dụng ngăn cản sự khuyếch tán, trộn lẫn giữa hai dung dịch với nhau và từ đó ngăn cản sự tiếp xúc ion Cu2+ với thanh Zn, cản trở sự chuyển điện tử trực tiếp từ Zn sang Cu2+( màng xốp này vẫn cho phép các ion âm chuyển qua dưới tác dụng của điện trường). Các nửa phản ứng bây giờ xảy ra trên các thanh kẽm và đồng, các thanh này được gọi là các điện cực.
Phản ứng oxi hoá: Zn Zn2+ + 2e- xảy ra trên điện cực kẽm. Điện cực này gọi là anot.
Trong nửa phản ứng này, các e được giải phóng, chuyển vận qua dây dẫn đến thanh đồng tạo nên dòng điện (lưu ý rằng chiều qui ước của dòng điện là chiều ngược lại).
Phản ứng khử: Cu2+ + 2e- Cu xảy ra trên điện cực đồng gọi là catot. Nhớ rằng: + Phản ứng oxi hố ln ln xảy ra trên anot.
+ Phản ứng khử luôn luôn xảy ra trên catot.
Để dễ nhớ người ta liên hệ chữ cái o (oxi hoá) với chữ cái a (anot), chữ cái k (khử) với chữ cái c (catot).
ở ngăn anot, các ion Zn2+ xuất hiện trong q trình oxi hố, đi vào dung dịch, trong khi đó, ở ngăn catot, các ion Cu2+ nhận e trở thành kim loại bám vào điện cực.
Dưới tác dụng của điện trường, các ion SO42- từ ngăn catot chuyển qua thành xốp sang ngăn anot, bảo đảm sự trung hồ điện tích ion của cả 2 ngăn.
Tất cả các pin đều hoạt động theo một cơ chế tương tự. Pin nói trên với hai điện cực kẽm - đồng
cịn có tên là pin Daniell - Jacobi, thường gọi tắt là pin Daniell.
Pin Daniell được biểu diễn bằng sơ đồ quy ước sau đây:
(-) Zn Zn2+Cu2+Cu (+) Đối với pin (nguồn điện) thì anot là cực âm và catot là cực dương.